¿Por qué funciona el coche?
Las principales partes móviles de un motor son el pistón, que se mueve sobre sí mismo y el movimiento alternativo. Cuando el pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en los cuatro tiempos anteriores para completar un ciclo de trabajo, se denomina motor de cuatro tiempos. Un motor de dos tiempos completa un ciclo después de dos tiempos. Un motor que utiliza gasolina como combustible se llama motor de gasolina engrasador. Primero mezcla gasolina y aire en el carburador y luego lo envía al cilindro. Después de la carrera anterior, genera energía. Cuando la gasolina se inyecta directamente en el cilindro o en el tubo de admisión y luego se mezcla con aire para formar una mezcla, se denomina motor de gasolina de inyección directa después de la carrera anterior. Los motores diésel que utilizan diésel como combustible generalmente se denominan motores diésel de encendido por compresión. Utilizan una bomba de inyección de combustible para inyectar diésel directamente en el cilindro, después de mezclarlo con aire comprimido, se quema automáticamente a alta temperatura y presión para generar energía. Con la escasez mundial de energía y los requisitos de protección ambiental, han surgido motores que utilizan otros combustibles limpios como el gas natural y el gas licuado de petróleo. Pero funciona de manera similar.
Hablemos de cada viaje en detalle.
Si la mezcla encuentra chispas, puede explotar fácilmente. En el motor de un automóvil, es la fuerza de esta explosión la que empuja el pistón del cilindro desde su posición más alta a su posición más baja. La distancia que recorre el pistón de arriba a abajo se llama carrera. En la primera carrera (ver Figura 2a), el cigüeñal empuja el pistón hacia abajo a través de la biela y la mezcla ingresa a la parte superior del pistón del cilindro a través de la válvula de admisión. La segunda carrera se llama carrera de compresión (ver Figura 2b), cuando se cierran las válvulas de admisión y de escape. El pistón se mueve hacia arriba hasta que el cigüeñal vuelve a bajar la mezcla inhalada. El tercer golpe se llama golpe de potencia (ver Figura 2c). En este momento, las dos válvulas todavía están cerradas. La electricidad de alto voltaje suministrada por el distribuidor hace que la bujía en la cámara de combustión genere chispas, encienda la mezcla y genere una fuerza explosiva para empujar el pistón hacia abajo. el cilindro está lleno de humo caliente. Cuando el pistón vuelve a subir, se abre la válvula de escape. Este humo espeso es expulsado de la cámara de combustión del cilindro por el pistón y entra en el tubo de escape. Este es el último viaje y se llama ruta de escape (ver Figura 2d). Luego, el motor inicia la primera carrera del siguiente ciclo de trabajo y funciona sin cesar.
Para comprender mejor las condiciones de trabajo del motor, es necesario introducir las funciones de sus componentes de la siguiente manera:
Bloque y culata
Entre los componentes del motor, el cilindro. El cuerpo (ver Figura 3) es el más pesado y grande. Es el componente básico que reúne todos los mecanismos y sistemas del motor en un todo. En el cilindro existen varios cilindros huecos cilíndricos, que son los espacios por donde se mueve el pistón, llamados cilindros. Cuando hay varios tanques vacíos, hay varios tanques. Generalmente los motores de cuatro cilindros se denominan motores de cuatro cilindros. Por supuesto, hay más, como 6 cilindros, 8 cilindros o incluso 12 cilindros. Cuantos más cilindros, más potente será el motor. Pero si el pistón está en pleno contacto con el cilindro en el cilindro, su resistencia al movimiento aún no es pequeña. Para reducir el área de contacto, se colocan varios segmentos en el pistón. Permitir que el anillo del pistón entre en contacto con la pared del cilindro reduce en gran medida la resistencia al movimiento del pistón. Generalmente, hay más de un anillo de pistón en un pistón, incluidos un anillo de gas y un anillo de aceite.
Dado que la superficie del cilindro a menudo está en contacto con gases de combustión de alta temperatura y alta presión, y el pistón oscila a alta velocidad sobre él, el material del cilindro debe ser resistente a altas temperaturas. desgaste y corrosión. Para cumplir con estos requisitos, generalmente se utiliza y se pule una aleación de hierro fundido de alta calidad que contiene pequeñas cantidades de elementos de aleación como níquel, molibdeno, cromo y fósforo para obtener una superficie de trabajo con alta rugosidad, forma y precisión dimensional.
Pero si todo el cuerpo del cilindro estuviera hecho de los materiales de alta calidad mencionados anteriormente, sería demasiado caro. Porque a excepción de estas superficies de trabajo, el resto del cilindro no tiene requisitos tan elevados. Por lo tanto, en los motores se utilizan ampliamente superficies de trabajo flexibles y extraíbles, concretamente camisas de cilindro. Puede estar fabricado con materiales de alta calidad y el cuerpo del cilindro puede estar fabricado con hierro fundido común o una aleación ligera. Las camisas de cilindro se dividen en camisas secas y camisas húmedas según estén expuestas al agua de refrigeración. Este último es fácil de moldear, fácil de desmontar y montar y tiene un buen efecto de enfriamiento. La desventaja es que tiene poca rigidez y es fácil de filtrar.
Hay una culata que cubre el cilindro en la parte superior del bloque de cilindros (ver Figura 3). Su función principal es sellar la parte superior del bloque de cilindros y formar una cámara de combustión con la parte superior del pistón y el cilindro.
Generalmente fabricados en fundición gris o en aleación de hierro fundido y aleación de aluminio, conteniendo una camisa de agua. Atornillado junto con el bloque de cilindros mediante pernos. Generalmente se agrega una capa de junta cilíndrica entre ellos para sellar. En la culata, cada cilindro tiene su propia válvula de admisión, válvula de escape, orificio para el asiento de la bujía o orificio para el asiento del inyector y orificio guía de la válvula. Hay muchas culatas. Diferentes motores tienen diferentes culatas y algunas están divididas en varios cilindros. La ventaja del primero es que se puede acortar la longitud total del motor. La desventaja es que tiene poca rigidez, se deforma fácilmente cuando se calienta, afecta el sellado y debe reemplazarse en su totalidad después de sufrir daños. La forma de la cámara de combustión formada por la culata tiene un gran impacto en el funcionamiento del motor. Por tanto, sus requisitos básicos son: estructura compacta y pequeña superficie de enfriamiento, para que la mezcla pueda generar vórtices antes de la combustión. Su finalidad es reducir la pérdida de calor, acortar la distancia de difusión de la llama, aumentar la velocidad de combustión, asegurar una combustión completa y oportuna, obteniendo así la máxima potencia y reduciendo las sustancias nocivas contenidas en los gases de escape. En general, los motores refrigerados por agua tienen una caja de grasa curvada fundida integralmente en la parte inferior del bloque de cilindros. En su interior se encuentra el espacio donde se mueve el cigüeñal. El cigüeñal cuelga directamente debajo del cárter. También hay un componente en forma de placa en la parte inferior del cárter llamado cárter de aceite (ver Figura 4). Se utiliza principalmente para almacenar aceite de motor y sellar el cárter. La bomba de aceite está ubicada en el cárter de aceite. El cárter de aceite también está equipado con un deflector para evitar que el aceite salpique demasiado. Se instala un tapón de drenaje magnético en la parte inferior para absorber las virutas de metal en el aceite. En un lado del cárter de aceite, también hay una varilla medidora para comprobar la cantidad de aceite en el cárter.
Grupo cigüeñal, pistón y biela
Las principales piezas móviles del motor son el cigüeñal, el pistón y la biela. Consta de cigüeñal, pistón, segmento de pistón, pasador de pistón, biela y volante.
(1) Cigüeñal
Es un eje con varios codos (Figura 1). El número de bielas depende de cuántos cilindros tenga el motor y de su disposición. Si las bielas están conectadas a manivelas, el número de manivelas es igual al número de cilindros. Si dos bielas están conectadas por una manivela, el número de manivelas es la mitad del número de cilindros.
El cigüeñal requiere resistencia al impacto y resistencia al desgaste. Generalmente se forja con acero de medio carbono o acero de aleación de medio carbono, y también se funde con hierro dúctil.
La figura 1 muestra el cigüeñal con volante. El muñón principal ubicado en el centro de rotación está conectado al cárter a través de casquillos de cojinete. El muñón que no está en el centro de rotación se llama muñón de biela o pasador de manivela y está conectado a la biela a través de cojinetes y pernos de biela.
Debido a que el cigüeñal gira a alta velocidad, la superficie de fricción debe lubricarse constantemente con aceite de motor. Por lo tanto, se perforan conductos de aceite en el cuerpo del cigüeñal, en el muñón principal del cigüeñal y en el muñón de la biela para que el aceite pueda pasar a través de estos conductos de aceite y lubricar estas piezas.
Debido a que la forma del cigüeñal es muy irregular, se tambaleará al girar. Los expertos llaman a este fenómeno desequilibrio. Si se forma algodón artificial cuando el motor está en marcha, no sólo producirá mucho ruido, sino que también acortará considerablemente la vida útil de las piezas. La principal causa del desequilibrio es la fuerza centrífuga irregular y el momento centrífugo generado cuando el cigüeñal gira, así como la fuerza de inercia del movimiento alternativo del pistón. Estas fuerzas y momentos pueden existir o no para motores con diferentes números de cilindros. Por lo tanto, es necesario configurar bloques de equilibrio de acuerdo con la estructura específica a equilibrar. Algunos contrapesos están integrados con el cigüeñal y otros se fijan al cigüeñal mediante pernos.
Sabemos que una vez que una rueda con una gran masa gira, seguirá girando sin resistencia. Por ello, en el extremo trasero del cigüeñal se instala un volante de fundición gris o fundición dúctil y acero fundido. Se trata de un disco de gran inercia y de borde ancho y grueso. Su función principal es almacenar la energía cinética proporcionada por el motor, superar la resistencia del movimiento del grupo de bielas del cigüeñal, superar la sobrecarga a corto plazo y garantizar que el motor genere un par y una velocidad uniformes. Además, también es la parte de transmisión del embrague de fricción, por lo que también debe equilibrarse con el cigüeñal.
(2) Pistón
Es como una copa invertida, con el fondo de la copa hacia arriba, formando parte de la cámara de combustión. Hay un orificio redondo en la pared de. la copa a través de la cual puede pasar el pasador del pistón. La biela pasa por la boca de la copa y está conectada al pistón a través del pasador del pistón. Su función principal es transferir la fuerza explosiva generada por la combustión de la mezcla a la biela a través del pasador del pistón, empujando así el cigüeñal del cigüeñal para que gire (Figura 2).
Las condiciones de trabajo del pistón son muy duras. La parte superior del pistón está en contacto con gas a alta temperatura y soporta el impacto causado por el movimiento alternativo de alta velocidad y la alta presión causada por la fuerza de inercia.
Cada parte del pistón está sujeta a fuerzas y momentos combinados de tensión, compresión y flexión, y se calienta de manera desigual. Por lo tanto, se requiere que el pistón tenga una masa pequeña, una expansión térmica pequeña, una buena transferencia de calor y resistencia al desgaste. Los pistones hechos de aleación de aluminio tienen las propiedades anteriores y son el material preferido para los pistones delanteros de automóviles.
La estructura básica del pistón se puede dividir en tres partes: parte superior, cabeza y faldón.
La parte superior del pistón se divide en parte superior plana y parte superior cóncava, y la superficie debe ser lo más lisa posible. La cabeza del pistón tiene varias ranuras anulares con secciones transversales rectangulares para acomodar varios anillos de pistón. Hay muchos orificios radiales perforados en la parte inferior de la ranura anular para que el aceite raspado de la pared del cilindro pueda fluir hacia el aceite a través de estos orificios. Caso inferior. La cabeza del pistón soporta y transmite la fuerza explosiva de la combustión del gas mezclado; puede conducir el calor generado por la combustión del gas mezclado y forma parte de la cámara de combustión con el anillo del pistón; El faldón del pistón es la parte buena desde la ranura del segmento del pistón hasta la abertura de la copa. Su función principal es guiar el pistón en el movimiento alternativo del cilindro para resistir la presión lateral que le ejerce la pared del cilindro.
Cuando el pistón trabaja en el cilindro, la tensión térmica es muy desigual, lo que provocará una deformación desigual. Por lo tanto, el espacio entre el pistón y la pared del cilindro puede ser grande o pequeño y puede haber aire. Posibilidad de fugas y rayones en la pared del cilindro. En casos severos, puede atascarse y dañar el pistón.
Para tener un espacio uniforme entre el pistón y la pared del cilindro a temperatura de funcionamiento normal, aunque el cilindro en sí sigue siendo cilíndrico, el pistón tiene una forma ovalada para que pueda expandirse en una forma similar. forma cilíndrica al trabajar. Por lo tanto, en circunstancias normales, el pistón tiene una forma aproximadamente cónica u ovalada, con un diámetro superior pequeño y un diámetro inferior grande.
Por supuesto, si prestas atención, también encontrarás que algunos faldones de pistón tienen ranuras longitudinales y transversales. El propósito de abrir ranuras transversales es principalmente bloquear la transferencia de calor desde la parte superior del pistón al faldón, para obligar al faldón a no expandirse demasiado. Si el nivel está ubicado en la ranura del anillo de aceite, también puede funcionar como orificio de aceite. La función de la ranura longitudinal es obtener la holgura mínima con la pared del cilindro cuando se ensambla el pistón en estado frío, en estado caliente, el pistón no se atascará en el cilindro. La dirección de la ranura longitudinal no es paralela a la dirección del movimiento del pistón y la ranura inclinada evita que el pistón raye la pared del cilindro.
(3) Aros de pistón
El pistón debe encajar estrechamente con la pared del cilindro Incrustar aros de pistón en el pistón es una medida para solucionar este problema. Los aros de pistón se dividen en anillos de gas y anillos de aceite. El primero evita que la mezcla de combustión se escape al cárter. Este último está fabricado en aleación de hierro fundido, tiene una abertura biselada y es elástico. Cuando se coloca sobre el pistón, tiene la característica de extenderse hacia afuera y pegarse estrechamente a la pared del cilindro. Si las condiciones de sellado se dañan y hay fugas de aire, el motor perderá parte de su potencia, aumentarán las pérdidas de combustible y aceite y aparecerán fuertes depósitos de carbón en la superficie del pistón y la cámara de combustión, provocando contaminación ambiental.
Generalmente, el pistón está equipado con 2 a 3 anillos de gas y 1 a 2 anillos de aceite. Bajo el requisito de garantizar el sellado, reduzca la cantidad de anillos tanto como sea posible. Aunque existen varios anillos de gas, los requisitos para cada anillo de gas no son los mismos. El primer anillo de gas está más cerca de la cima. Debido a que está cerca de la cámara de combustión y trabaja en un ambiente con la temperatura y presión más altas y la lubricación más difícil, su superficie de trabajo generalmente está recubierta con cromo poroso, lo que no solo aumenta la dureza de la superficie, sino que también almacena una pequeña cantidad de aceite de motor, mejora las condiciones de lubricación y prolonga la vida útil. Otros anillos de gas generalmente sólo están estañados o fosfatados. Dado que la temperatura de trabajo del primer anillo de gas es alta, su espacio de entalla también es grande. Al instalar cada anillo de pistón en el pistón, sus respectivas ranuras deben estar escalonadas, lo que favorece el sellado del cilindro.
(4) Pasador del pistón
Es la conexión entre el pistón y el extremo pequeño de la biela (ver Figura 2), que transmite la fuerza del pistón a la biela. efecto varilla. Debido a que soporta fuerzas de impacto periódicas a altas temperaturas y tiene malas condiciones de lubricación, requiere suficiente rigidez, resistencia y resistencia al desgaste. Para reducir la inercia, generalmente se convierte en un cilindro hueco para reducir la masa. Los pasadores de pistón generalmente están hechos de acero con bajo contenido de carbono y la superficie se cementa, luego se afila y se pule para mejorar la dureza de la superficie y la tenacidad general. El pasador del pistón flota cuando se instala en el orificio del pasador del pistón y en el orificio del extremo pequeño de la biela. Cuando el motor está funcionando, puede girar lentamente alrededor de su eje principal en el orificio del asiento del pasador para obtener un desgaste más uniforme. Para evitar que el pasador del pistón se mueva a lo largo del eje principal, el anillo elástico en el orificio del pasador del pistón está incrustado en la ranura del asiento del pasador para limitar la posición.
(5) Biela
(Figura 4) Conecta el pasador del pistón en el extremo pequeño del extremo superior y el cigüeñal en el extremo grande del extremo inferior, que puede convertir el movimiento alternativo del pistón en el movimiento de rotación del cigüeñal. Como el movimiento de tus muslos cuando andas en bicicleta. Las bielas generalmente están hechas de acero al carbono medio o acero aleado mediante forjado, mecanizado y tratamiento térmico. Dado que la biela está sujeta a cambios cíclicos de compresión, tensión y flexión durante el funcionamiento, se requiere que sea lo más pequeña posible y tenga suficiente rigidez y resistencia. La rigidez no es suficiente, los orificios grandes no son redondos y los casquillos de los cojinetes se quemarán debido a una mala lubricación. La flexión del cuerpo de la varilla provocará fugas de aire y aceite en el cilindro.
La cabeza de biela generalmente se compone de dos bloques semicirculares, uno es el extremo inferior de la cabeza de biela y el otro se llama tapa de biela, el cual se atornilla con pernos de biela (Figura 5). Las dos piezas se mecanizan (perforan) juntas. La superficie del orificio del extremo grande tiene un acabado alto para ajustarse perfectamente al casquillo del cojinete, y la superficie también está fresada con ranuras y pequeños orificios de aceite para colocar el casquillo del cojinete.
Las condiciones de trabajo de los pernos de biela son las mismas que las de las bielas. Generalmente fabricado con acero aleado de alta calidad o acero al carbono de alta calidad, forjado o con cabeza en frío. Al instalar el extremo de biela de la biela, los pernos de la biela deben apretarse al par especificado por el fabricante y se deben tomar medidas para evitar que se aflojen por sí solos.
El cojinete de biela está fabricado por la mitad como el extremo grande de la biela. La base del cojinete es una placa de acero delgada y la superficie interior está fundida con una capa de oro que reduce el desgaste, como la aleación Babbitt. La reducción de oro durante el período de rodaje puede reducir la fricción, acelerar el período de rodaje y mantener la película de aceite.
La superficie de apoyo que coincide con la cabeza de biela y la tapa de biela debe tener una suavidad muy alta. La mitad del casquillo del cojinete no es semicircular antes de la carga. Cuando está cargado, el casquillo del cojinete puede presionar contra la pared del orificio grande debido a la presión (interferencia). Para evitar que el casquillo del cojinete gire o se desplace axialmente durante el funcionamiento, las protuberancias de posicionamiento estampadas en el casquillo del cojinete están incrustadas en las ranuras de la cabeza grande y la tapa de la biela, respectivamente. La superficie interior del casquillo del cojinete tiene ranuras de aceite para asegurar una buena lubricación.
Sabemos que cuanta más mezcla entra en la cámara de combustión del cilindro, más calor se libera durante la combustión y mayor es la explosividad. Para un motor específico, el volumen total de la cámara de combustión es determinado. Para llenar la cámara de combustión con más gas mezclado, la presión del gas mezclado debe ser alta y la temperatura debe ser baja. Sin embargo, dado que la mezcla solo puede ingresar al cilindro a través del tubo de admisión, inevitablemente se generará resistencia durante el proceso de flujo, lo que además reducirá la presión de carga, debido a la alta temperatura de los gases de escape en el cilindro y la alta temperatura de los adyacentes; componentes después del último ciclo, la mezcla que acaba de ingresar al cilindro se calienta, por lo que es difícil cumplir al 100% con este requisito. Los diseñadores de motores generalmente comienzan mejorando la estructura para reducir la resistencia de admisión y escape, la apertura y la duración de las válvulas de admisión y escape, y mantener suficientes volúmenes de admisión y escape tanto como sea posible. Las válvulas son partes muy importantes del motor, deben abrirse o cerrarse en el momento exacto. Según la disposición de la válvula, se puede dividir en tipo de montaje superior y tipo de montaje lateral. Dependiendo del número de válvulas por cilindro, hay dos válvulas, cuatro válvulas o incluso más.
La configuración de válvula más común es en cabeza. Su válvula de admisión y válvula de escape están colgadas de la culata, con la cabeza grande en la parte inferior y la cabeza pequeña en la parte superior. El mecanismo de válvula garantiza la apertura y cierre oportunos de cada válvula.
Como se mencionó anteriormente, para poder abrir y cerrar las válvulas en el momento preciso, debe existir un tren de válvulas.
3. Válvula
El mecanismo de válvula consta de árbol de levas, elevador, varilla de empuje, balancín, eje de balancín, resorte de válvula y guía de válvula.
El árbol de levas (Figura 1) está dispuesto en la parte inferior, lateral y superior del motor. Los motores modernos suelen ser del tipo elevado, situados en la culata. El árbol de levas impulsa directamente la válvula a través del balancín, eliminando la necesidad de un gran conjunto de piezas alternativas como taqués y varillas de empuje. Es muy adecuado para generadores de alta velocidad, pero también trae dificultades al eje de transmisión. Debido a que el árbol de levas está en la culata del cilindro, el desmontaje y montaje de la culata del cilindro es problemático y la disposición de los inyectores también es difícil. Otro tipo de tipo en cabeza es que la rueda de amplitud del árbol de levas acciona directamente la válvula. Las ventajas de esta forma no son sólo la simplicidad del mecanismo, la pequeña inercia y los bajos requisitos para el árbol de levas, por lo que se utiliza ampliamente en vehículos nuevos.
Entonces, ¿qué impulsa la rotación del árbol de levas? La mayoría de los primeros automóviles eran impulsados por engranajes de distribución (ver Figura 1). Cuando el cigüeñal gira, el árbol de levas es impulsado por un par de engranajes en su extremo delantero y, a veces, se agrega un engranaje intermedio (engranaje loco). Para reducir el ruido de la transmisión y garantizar un engrane suave, los engranajes de distribución están hechos principalmente de baquelita y tienen dientes helicoidales.
En los mecanismos de transmisión de válvulas en cabeza, a menudo se utiliza transmisión por cadena o correa. La base del cinturón es de neopreno con fibra de vidrio o tela de nailon intercalada en el medio. Tiene alta resistencia, bajo nivel de ruido, peso ligero y bajo precio, y ha sido ampliamente utilizado en los últimos años.
Normalmente, un motor tiene sólo una válvula de admisión y una válvula de escape por cilindro. Para mejorar la eficiencia de carga, a menudo se utiliza tecnología de válvulas múltiples, como cuatro válvulas por cilindro. Esta estructura multiválvula es particularmente ventajosa para motores con inyección directa de combustible. El inyector de combustible está dispuesto en el centro de la cámara de combustión, la ruta de encendido y combustión es uniforme y la apertura de cada válvula se puede reducir adecuadamente.
Cuando cada cilindro utiliza cuatro válvulas, hay dos disposiciones de válvulas: una es una fila mixta de válvulas de admisión y válvulas de escape; la otra es una fila mixta de válvulas de admisión y válvulas de escape. En el primero, todas las válvulas son accionadas por un árbol de levas a través de una varilla en forma de T. Sin embargo, debido a las diferentes posiciones de las válvulas en el conducto de admisión, las condiciones y efectos de trabajo no son buenos, pero el segundo tiene una gran desventaja. Requiere dos ejes. Siempre que aparece el término DOHC, se refiere a árboles de levas gemelos. En los últimos años, la mayoría de motores han adoptado esta forma. Por supuesto, no es raro tener más de cuatro válvulas por cilindro. El objetivo principal es mejorar la eficiencia de carga.
4. Carburador
Para que el coche funcione de forma continua, se debe suministrar aceite y gas de forma continua al motor. No sólo se debe suministrar, sino también mezclar adecuadamente y emitir el escape. El gas debe descargarse suavemente después de la combustión. Para hacer esto, el combustible debe almacenarse en un tanque y debe haber una bomba de combustible y tuberías para llevar el combustible desde el tanque al motor. Para evitar que el combustible se contamine, es necesario filtrarlo con un filtro. El aire exterior contiene polvo y el aire enviado al motor debe ser filtrado por el filtro de aire. Cómo mezclar aire limpio y combustible según sea necesario requiere una pieza indispensable, que es el carburador (Figura 2).
El carburador debe hacer dos cosas: primero, debe vaporizar el combustible; segundo, debe mezclar el fueloil vaporizado con una cierta proporción de aire para formar una mezcla de gases.
El aire exterior ingresa al carburador después de ser filtrado y el volumen de entrada de aire se controla cambiando la posición del estrangulador. El aire corre a través de la garganta del carburador, creando una succión que extrae el combustible de la cámara del flotador a través de la boquilla, atomizando el combustible. El combustible atomizado y el aire se mezclan y el cilindro los aspira a través del colector de admisión. La entrada de aire de la mezcla se controla mediante el pedal del acelerador, que está controlado por el acelerador (acelerador) ubicado en el carburador. La cantidad de aceite bombeada por la bomba de gasolina a la cámara del flotador está controlada por el flotador en la cámara del flotador. El flotador sube y baja con la cantidad de aceite en la cámara del flotador. Cuando la cámara del flotador se llena con aceite de vapor, el flotador se eleva y bloquea la entrada de aceite con su válvula de aguja. El conductor cambia la velocidad del motor controlando la apertura del acelerador. Este es el principio de funcionamiento de un carburador simple (Figura 3). La concentración de la mezcla se enriquece gradualmente a medida que se acelera.
Las condiciones de funcionamiento del motor de un automóvil a menudo cambian en un amplio rango, por ejemplo, antes de arrancar el automóvil y antes de una luz verde en una intersección, el motor está funcionando al ralentí. la carga es cero, la apertura del acelerador es la más pequeña y la velocidad del vehículo es la más baja. Al subir una colina con carga completa, el acelerador está completamente abierto, pero la velocidad no es alta cuando se conduce por una carretera plana; no es necesario abrir completamente el acelerador, la carga de emisiones del motor es moderada y la velocidad de rotación y la velocidad son moderadas cuando se conduce en la carretera, el motor puede estar a plena carga y la velocidad alcanzará el máximo; En condiciones de trabajo tan complejas, los requisitos para los gases mezclados no pueden ser los mismos. Por ejemplo, al ralentí y con carga pequeña, el primero requiere que la mezcla sea muy rica, mientras que el segundo requiere que la concentración se diluya gradualmente con una carga media, para ahorrar combustible se requiere que el carburador suministre la mezcla; consumo mínimo de combustible; a plena carga, el carburador debe proporcionar una mezcla rica para que el motor produzca la máxima potencia. Además, cuando el coche arranca en frío, es necesario que la mezcla sea rica al acelerar; cuando el acelerador se abre de repente, el carburador necesita proporcionar combustible adicional; En resumen, en condiciones normales de funcionamiento, se requiere que el carburador pueda suministrar una mezcla de rica a pobre a medida que aumenta la carga en cargas medias y bajas, y a plena carga, se requiere que la mezcla se suministre de pobre a rica. . De acuerdo con los requisitos anteriores, es imposible cumplirlos confiando únicamente en el carburador simple anterior.
Para cumplir con estos requisitos, los carburadores modernos están equipados con una serie de dispositivos de compensación de la concentración de la mezcla. Como la bomba principal de suministro de combustible, el sistema de ralentí, el ahorrador de combustible, el sistema de aceleración y el sistema de arranque, etc.
, para garantizar que el carburador pueda suministrar una concentración adecuada de mezcla en diferentes condiciones de funcionamiento del motor de gasolina.
Aunque el carburador es pequeño, con tantos sistemas integrados en su interior la estructura se complica. Las semillas aseguran que el carburador funcione correctamente, por lo que su mantenimiento regular es importante. La principal desventaja de utilizar un carburador es que la carga de los cilindros y la distribución de la mezcla no son ideales, lo que afecta a la mejora de la potencia y la economía del motor y no favorece el cumplimiento de los requisitos de emisiones. En los últimos años, para cumplir con los requisitos de protección ambiental, todos los países han adoptado la inyección directa de combustible para reemplazar los carburadores. Las ventajas de la inyección directa son la alta eficiencia de carga, la alta potencia de salida, la distribución uniforme de la mezcla, la capacidad de proporcionar la mezcla óptima según los cambios en las condiciones de trabajo y el bajo consumo de combustible. La desventaja es que es difícil de colocar sobre la culata y el coste de fabricación es elevado. Según la posición de inyección, se divide en inyección en el cilindro e inyección en el tubo de admisión. Según el sistema de control, se divide en dos tipos: inyección mecánica e inyección electrónica (inyección electrónica).
Desde la década de 1960, los sistemas de inyección de gasolina controlados electrónicamente han sido adoptados gradualmente por los motores de turismos producidos en Europa y Estados Unidos. Para cumplir con los requisitos de las normas sobre emisiones de automóviles, mi país ha comenzado a promover constantemente los vehículos EFI. En el sistema de inyección electrónica, hay un dispositivo de ajuste que puede controlar con precisión la composición de la mezcla, y luego se instala un convertidor catalítico de tres vías para reducir en gran medida los componentes dañinos en los gases de escape.
El principio básico del sistema EFI es retroalimentar la información recopilada al microordenador para su procesamiento a través de sensores ubicados en varias partes. Éste emite instrucciones para controlar la relación aire-combustible en la mezcla para que se suministre. La mezcla satisface los requisitos del motor en diversas condiciones de trabajo. Por ejemplo, la computadora determina y calcula la base para la inyección de combustible basándose en la información recopilada por el sensor de flujo de aire, la velocidad del motor, incluso la posición del acelerador, la temperatura del agua de refrigeración y la temperatura del aire, determina la tiempo de apertura de cada inyector e inyecta combustible a El controlador emite un comando para la inyección de combustible.
Cada sensor recibe información diferente en diferentes partes: por ejemplo, la bobina de encendido del distribuidor recibe información sobre el número de revoluciones del motor de arranque; el sensor de flujo de aire recibe información sobre el flujo de aire de admisión; iniciado y cerrado para recibir información de apertura de la válvula del acelerador desde el interruptor del acelerador; el sensor de temperatura del agua de refrigeración recibe información de la temperatura del agua y el sensor de temperatura del aire recibe información de la temperatura del aire. Esta información se devuelve a la computadora a través de circuitos.
Además de la computadora, el componente más importante del sistema EFI es el inyector de combustible. Generalmente, los motores tienen un solo inyector por cilindro, ubicado encima de la válvula de admisión. El combustible es atomizado por el inyector y luego se mezcla con el aire que ingresa al cilindro desde el tubo de admisión.
Para cumplir con los requisitos de la normativa sobre emisiones de escape, el sistema de inyección electrónica de algunos coches está equipado con un sistema de ajuste de la mezcla. Utiliza principalmente un sensor de oxígeno en el tubo de aire para enviar información sobre la mezcla pobre o rica a la computadora. Con base en esta información, la computadora vuelve a indicar a los inyectores de combustible que inyecten la cantidad correcta de combustible.
El motor de nueva generación integra el sistema de inyección de gasolina y el sistema de encendido, lo que refleja el control optimizado de la composición de la mezcla y el tiempo de encendido, mejorando enormemente el rendimiento del motor. Lo que se describe anteriormente es la inyección multipunto. Debido a que la inyección es un modo de inyección dividida, los cuatro inyectores del motor de cuatro cilindros se inyectan por separado y cada cilindro se inyecta una vez por cada revolución del cigüeñal.
Además, actualmente existen sistemas de inyección monopunto, también conocidos como sistemas de inyección del cuerpo de mariposa. En un motor multicilíndrico, solo hay un inyector de combustible, que está instalado encima del cuerpo del acelerador e inyecta combustible en el tubo de admisión, lo mezcla con aire y luego lo distribuye a cada cilindro a través del tubo de admisión. Las inyecciones en un solo punto también están controladas por computadora. Aunque el rendimiento es ligeramente peor (baja presión de inyección), debido al pequeño número de inyectores utilizados, tiene las ventajas de una estructura simple, bajo costo, operación confiable y fácil mantenimiento. Las otras partes son básicamente las mismas que las de la inyección multipunto.
Enfriamiento y lubricación
Cuando un automóvil viaja a una velocidad de 50 kilómetros por hora, cada pistón en el cilindro del motor sube y baja 6.000 veces por minuto. La combustión del gas mezclado en la cámara de combustión producirá gas de combustión a alta temperatura y alta presión (aproximadamente 800-2000°C). Por lo tanto, el cilindro debe enfriarse; de lo contrario, las piezas móviles del cilindro se dañarán debido a la expansión térmica, la resistencia mecánica se reducirá y la lubricación fallará y se atascará. Por supuesto, un enfriamiento excesivo también conducirá a una menor expansión del cilindro, una combustión anormal, una potencia reducida, un mayor consumo de combustible y una lubricación deficiente.
El propósito de instalar un sistema de refrigeración en un automóvil es mantener el motor funcionando a la temperatura adecuada.
Actualmente, la refrigeración por agua es muy utilizada para refrigerar motores de automóviles. El calor de los componentes de alta temperatura del motor se conduce al agua de refrigeración en la camisa de agua circundante a través de la camisa y la culata del cilindro, y luego el calor absorbido por el agua de refrigeración se disipa a la atmósfera exterior. Cuando el motor funciona normalmente, la temperatura del agua en la camisa de agua debe mantenerse entre 80 y 90 °C aproximadamente.
En la actualidad, los sistemas de refrigeración por agua de circulación forzada son muy utilizados en motores de automóviles (Figura 1). Hay camisas de agua en la culata y en el bloque de cilindros del motor. La bomba de agua extrae agua de refrigeración del exterior de la máquina y la presuriza, lo que hace que el agua de refrigeración fluya en la camisa de agua y elimine el calor de los componentes adyacentes. Después de que el agua de refrigeración absorbe calor, su temperatura aumenta y ingresa al radiador (tanque de agua) frente al automóvil. Debido al avance del coche y a la succión del ventilador, el aire frío del exterior pasa a través del radiador, llevándose el calor del agua de refrigeración del radiador y enviándolo a la atmósfera. Una vez que el agua fría del radiador se enfría, ingresa nuevamente a la camisa de agua bajo la acción de la bomba de agua. Este ciclo continúa enfriando las partes calientes del motor.
Para garantizar que el motor funcione dentro del rango de temperatura más adecuado bajo diferentes cargas, diferentes velocidades y diferentes estaciones, algunos automóviles también están equipados con persianas, termostatos y embragues de ventilador.
Cuando el coche avanza, el radiador se sitúa en la parte delantera del coche (la parte trasera del coche) en dirección de barlovento. Hay dos cámaras de almacenamiento de agua en los extremos superior e inferior, conectadas por muchos tubos de refrigeración delgados. La mayoría de los tubos de refrigeración tienen una sección transversal achatada. Para mejorar el efecto de enfriamiento, se colocan muchas aletas metálicas en la funda del tubo de enfriamiento para aumentar el área de enfriamiento y la rigidez y resistencia del propio radiador. El componente que consta de tubos de refrigeración y aletas se denomina núcleo de radiador. La estructura anterior se llama núcleo de radiador tubular (Figura 2).
Otro núcleo de radiador ampliamente utilizado es el núcleo de radiador de banda de tubos (Figura 3), que se compone de tiras corrugadas disipadoras de calor y tubos de enfriamiento soldados alternativamente. Hay pequeñas aletas en el disipador de calor para perturbar el flujo de aire, aumentando así la energía de disipación de calor: la fuerza. Esta forma se utiliza ampliamente debido a su buen efecto de disipación de calor, su fácil fabricación y su peso ligero. La desventaja es que la resistencia estructural no es tan buena como la del tipo tubo.
El requisito para el núcleo del radiador es que el material utilizado tenga buena conductividad térmica, y generalmente se utilizan láminas de latón. Para ahorrar cobre, los núcleos de radiadores de aluminio son prometedores. Actualmente se utiliza sobre todo en coches de alta gama y coches de carreras.