¿Cuáles son las tecnologías para la construcción y reparación de motores de automóviles?

Existen muchos métodos de clasificación en función de las diferentes características del motor.

1. Según el combustible

Se puede dividir en motor diésel, motor de gasolina y motor de gas natural.

2. Implementar la circulación según el número de golpes.

a) Motor de cuatro tiempos: El pistón realiza cuatro tiempos o el cigüeñal gira dos veces para completar un ciclo de trabajo en el cilindro.

b) Motor de dos tiempos: El pistón realiza dos tiempos o el cigüeñal gira una vez para completar un ciclo de trabajo en el cilindro.

3. Según el modo de refrigeración.

a) Motor refrigerado por agua: se utiliza agua como medio refrigerante.

b) Motor refrigerado por aire: utiliza aire como medio refrigerante (adecuado para zonas carentes de agua, como países desérticos).

4. Según el método de encendido.

a) Motor de encendido por compresión: La alta temperatura generada por el aire comprimido en el cilindro se aprovecha para provocar que el combustible se encienda espontáneamente. Por ejemplo, motores diésel.

b) Encendido del motor: El combustible se enciende a la fuerza mediante la chispa eléctrica emitida por la bujía, provocando que el combustible se encienda y queme a la fuerza. Como motores de gasolina y motores de gas.

5. Según el método de formación de la mezcla inflamable.

a) Motor de mezcla externa: El combustible y el aire se mezclan en el exterior y luego ingresan al cilindro. Por ejemplo, un motor de gasolina que utiliza carburador.

b) Motor de combustión interna de gases mixtos: El combustible se inyecta en el cilindro cerca del final de la compresión y se mezcla con el aire del cilindro. Por ejemplo, motores diésel.

6. Según el método de entrada de aire.

a) Motor atmosférico: El aire entra al cilindro a través de la succión del pistón.

b) Motor sobrealimentado: Para aumentar la potencia, se instala un sobrealimentador en el motor para que el gas que ingresa al cilindro sea comprimido por el compresor antes de ingresar al cilindro.

7. Según el número de cilindros

a) Motor monocilíndrico b) Motor multicilíndrico: Según la disposición de los cilindros se puede dividir en

1. Motor vertical en línea: Las líneas centrales de todos los cilindros están en el mismo plano vertical.

Dos. Motor horizontal en línea: las líneas centrales de todos los cilindros están en el mismo plano horizontal.

Tres. Motor tipo V: las líneas centrales del cilindro están en dos planos y los dos planos se cruzan para formar una V.

Cuatro. Motor opuesto: Cuando el ángulo en forma de V es de 180°, también se le llama motor opuesto.

Otros: Los hay tipo H, tipo X, tipo estrella, etc., pero rara vez se utilizan en vehículos. Compara motores de gasolina y diésel.

Según el combustible utilizado, los motores se pueden dividir en motores de gasolina y motores diésel.

En comparación con el diésel, la gasolina tiene un punto de ebullición bajo y es fácil de vaporizar, mientras que el diésel tiene una temperatura de autoignición baja.

El motor diésel utiliza aire comprimido para aumentar la temperatura del aire, haciendo que la temperatura del aire supere la prueba de autoignición del diésel. En este momento, se inyecta y enciende diésel, spray diésel y aire al mismo tiempo. A German Diesel Engine se le ocurrió este método y obtuvo una patente, por lo que los motores diésel también se denominan motores diésel.

En comparación con los motores de gasolina, los motores diésel tienen las ventajas de un precio bajo y una buena economía, y no tienen sistema de encendido, por lo que tienen menos fallas.

Sin embargo, debido a la alta presión de trabajo, el motor diésel tiene altos requisitos en cuanto a resistencia estructural y rigidez de los componentes relevantes, por lo que el motor diésel es grande y pesado. La bomba de inyección de combustible y la boquilla del inyector del motor diésel requieren una alta precisión de fabricación, por lo que el costo es alto, además, el motor diésel funciona con dificultad y vibra con fuerza; el diésel no se evapora fácilmente y es difícil arrancar cuando el automóvil; hace frío en invierno.

Por lo tanto, los coches están equipados principalmente con motores de gasolina. La terminología básica de un motor es 1. Punto muerto y carrera del pistón: a) Las dos posiciones extremas del movimiento alternativo del pistón en el cilindro se denominan puntos muertos. La posición más alejada del pistón del centro del cigüeñal se llama punto muerto superior y la posición más alejada del centro del cigüeñal se llama punto muerto inferior.

b) La distancia entre los puntos muertos superior e inferior se llama carrera del pistón. Media vuelta del cigüeñal equivale a una carrera del pistón. 2. Desplazamiento a) El pistón oscila en el cilindro y el volumen en el cilindro cambia constantemente. Cuando el pistón está en el punto muerto superior, el espacio formado por la parte superior del pistón y la superficie interior de la culata se llama cámara de combustión.

Este volumen espacial se llama volumen de la cámara de combustión.

b) El volumen de espacio que atraviesa el pistón cuando se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior se llama desplazamiento del cilindro. Si el motor tiene varios cilindros, la suma de los volúmenes de trabajo de todos los cilindros se denomina cilindrada del motor.

c) Cuando el pistón está en el punto muerto inferior, el volumen total del cilindro en la parte superior del pistón se llama volumen total del cilindro. 3. Relación de compresión A) La relación entre el volumen total del cilindro y el volumen de la cámara de combustión se denomina relación de compresión. La relación de compresión indica cuánto gas se comprime en el cilindro cuando el pistón se mueve desde el punto muerto inferior hasta el punto muerto superior.

b) Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será el grado de compresión del gas en el cilindro. Cuanto mayor sea la presión y la temperatura del gas al final de la compresión, mayor será la potencia, pero también la mayor. Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será la posibilidad de detonación.

c) La relación de compresión es un parámetro estructural importante del motor. Debido a las diferentes propiedades del combustible, los diferentes tipos de motores tienen diferentes requisitos en cuanto a relaciones de compresión. Los motores diésel requieren una relación de compresión mayor, generalmente entre 12 y 29, mientras que los motores de gasolina requieren una relación de compresión menor, entre 6 y 11. La elección de gasolina de mayor calidad puede aumentar parcialmente la relación de compresión. El principio de funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos El proceso de funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos es un proceso complejo que consta de cuatro tiempos: admisión, compresión, expansión de combustión y escape. 1. Durante la carrera de admisión, el pistón se mueve desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior impulsado por el cigüeñal. Al mismo tiempo, se abre la válvula de admisión y se cierra la válvula de escape. Cuando el pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior, el volumen sobre el pistón aumenta y la presión del gas en el cilindro disminuye, formando un cierto grado de vacío. Cuando se abre la válvula de admisión, el cilindro se conecta al tubo de admisión y la mezcla es succionada hacia el cilindro. Cuando el pistón se mueve al punto muerto inferior, el cilindro se llena con una mezcla de gas fresco y gas de escape no descargado del ciclo de trabajo anterior. 2. Durante la carrera de compresión, el pistón se mueve desde el punto muerto inferior hasta el punto muerto superior y la válvula de admisión y la válvula de escape se cierran. El cigüeñal es impulsado para girar por el volante y otras fuerzas de inercia, y la biela empuja el pistón hacia arriba, reduciendo gradualmente el volumen del gas en el cilindro, comprimiendo el gas y aumentando la presión y temperatura de la mezcla en el cilindro. . 3. Durante la carrera de expansión de la combustión, la válvula de admisión y la válvula de escape se cierran al mismo tiempo, se enciende la bujía, la mezcla se quema violentamente, la temperatura y la presión en el cilindro aumentan bruscamente, la alta temperatura y la alta presión El gas empuja el pistón hacia abajo y hace que el cigüeñal gire a través de la biela. Entre los cuatro tiempos del motor, solo este golpe puede convertir la energía térmica en energía mecánica, por lo que este golpe también se llama golpe de potencia. 4. Carrera de escape En este momento, la válvula de escape se abre y el pistón se mueve desde el punto muerto inferior al punto muerto superior. A medida que el pistón se mueve hacia arriba, los gases de escape se descargan del cilindro. Debido a que el sistema de escape tiene resistencia y la cámara de combustión también ocupa un cierto volumen, los gases de escape no se pueden descargar por el extremo de escape. Este gas de escape restante se denomina gas de escape residual. Los gases de escape residuales no sólo afectan al inflado, sino que también tienen un impacto negativo en la combustión. Al final de la carrera de escape, el pistón regresa al punto muerto superior. También completa un ciclo de trabajo. Luego, el cigüeñal continúa girando a través de la inercia del volante giratorio y comienza el siguiente ciclo. De esta manera el motor sigue funcionando. Relación aire-combustible La relación aire-combustible A/F (a: aire-aire, F: combustible-combustible) representa la proporción de mezcla de aire y combustible. La relación aire-combustible es un parámetro importante cuando el motor está en marcha y tiene un gran impacto en las emisiones, la potencia y la economía del motor. Relación teórica aire-combustible: La relación entre la cantidad mínima de aire y la cantidad de combustible necesaria para la combustión completa del combustible. La composición del combustible tiene poco efecto sobre la relación teórica aire-combustible. La relación teórica aire-combustible de la gasolina es de aproximadamente 14,8, lo que significa que se necesitan 14,8 g de aire para quemar 1 g de gasolina. La gente suele decir que la mezcla de los motores de gasolina es demasiado rica y demasiado pobre. La norma es la relación teórica aire-combustible. Cuando la relación aire-combustible es menor que la relación aire-combustible teórica, el contenido de gasolina en la mezcla es alto, lo que se denomina demasiado rico cuando la relación aire-combustible es mayor que la relación aire-combustible teórica, el contenido de aire; en la mezcla es alto, lo que se llama magro. Cuando la mezcla es demasiado rica, es decir, cuando la relación aire-combustible es 13,5-14, la gasolina arde mejor y la temperatura de la llama es la más alta. Porque más combustible puede quemar todo el oxígeno del aire. Desde un punto de vista económico, cuando la mezcla es pobre, es decir, cuando la relación aire-combustible es 16, el consumo de combustible es mínimo. Debido a que hay más aire en este momento, el combustible se puede quemar por completo. En términos de potencia del motor, cuando la mezcla es rica, la temperatura de la llama es alta y la velocidad de combustión es rápida. Cuando la relación aire-combustible está entre 12 y 13, la potencia del motor es máxima.

Motor multiválvula 1886 65438 El 29 de octubre, el alemán Karl Benz instaló el motor de combustible monocilíndrico de cuatro tiempos que inventó en un vehículo de tres ruedas y obtuvo la patente. A partir de ese día, el mundo realmente tuvo automóviles. Se puede decir que el motor creó el coche. La estructura básica del motor (como se muestra en la figura) consta del cilindro 1, el pistón 2, la biela 3 y el cigüeñal 4. Cada cilindro tiene al menos dos válvulas, una válvula de admisión (azul) y una válvula de escape (naranja).

El engranaje de válvulas es una parte integral del tren de válvulas del motor y juega un papel muy importante en el funcionamiento del motor. El funcionamiento de un motor de combustible consta de cuatro procesos de trabajo: admisión, compresión, potencia y escape. Para mantener el motor funcionando continuamente, estos cuatro procesos de trabajo deben realizarse de forma repetida y periódica.

Dos de los procesos de trabajo, la admisión y el escape de aire, requieren que el tren de válvulas del motor entregue con precisión la mezcla combustible (motor de gasolina) o aire fresco (motor diésel) de acuerdo con la secuencia de trabajo de cada cilindro de combustión de escape. gases de escape. Para los otros dos procesos de trabajo, compresión y trabajo, la cámara de combustión del cilindro debe estar aislada de los canales externos de admisión y escape para evitar fugas de gas y garantizar el funcionamiento normal del motor. Las partes responsables del trabajo anterior son las válvulas en el tren de válvulas. Es como el órgano respiratorio humano, inhalar y exhalar, ambos son indispensables.

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la velocidad de los motores de los automóviles es cada vez mayor. La velocidad de los motores de los automóviles modernos generalmente puede alcanzar más de 5.500 revoluciones por minuto y sólo se necesitan 0,005 segundos para completar los cuatro procesos de trabajo. Las tradicionales dos válvulas ya no son capaces de completar el trabajo de ventilación en tan poco tiempo, lo que limita la mejora del rendimiento del motor. La única forma de solucionar este problema es ampliar el espacio de entrada y salida del gas. En otras palabras, se intercambia espacio por tiempo. La tecnología multiválvula es la mejor manera de resolver este problema. No fue hasta la popularización de la tecnología multiválvula en la década de 1980 que la calidad general de los motores dio un salto cualitativo.

Un motor multiválvula se refiere a un motor de tres válvulas con más de dos válvulas por cilindro, es decir, dos válvulas de admisión y una válvula de escape; un motor de cuatro válvulas tiene dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape. Válvula; tipo de cinco válvulas, con tres válvulas de admisión y dos válvulas de escape.

Actualmente, la mayoría de motores multiválvulas de los automóviles son motores de cuatro válvulas. El motor de cuatro cilindros tiene 16 válvulas, el motor de seis cilindros tiene 24 válvulas y el motor de ocho cilindros tiene 32 válvulas. Por ejemplo, el motor del sedán Lexus LS400 de Japón es un motor de 8 cilindros y 32 válvulas. Cuando aumenta el número de válvulas, es necesario agregar un dispositivo de mecanismo de válvula correspondiente, que tiene una estructura compleja. Generalmente, se utilizan dos árboles de levas en cabeza para controlar las válvulas dispuestas a ambos lados de la línea central de la cámara de combustión del cilindro. Las válvulas están dispuestas en posiciones inclinadas a ambos lados del centro de la cámara de combustión del cilindro para expandir el diámetro de la cabeza de la válvula tanto como sea posible, aumentar el área de paso del flujo de aire, mejorar el rendimiento de la ventilación y formar una cámara de combustión compacta con una bujía en el centro, lo que favorece la mezcla de la mezcla. Se quema rápidamente.

Algunas personas preguntan, si las válvulas están bien, ¿por qué no podemos ver motores con más de 6 válvulas en un cilindro? Existe un concepto en termodinámica llamado “área de cortina”, que se refiere al círculo de la válvula multiplicado por la elevación de la válvula, que es el espacio en el que se abre la válvula. Cuanto mayor sea el "área de la cortina", mayor será el espacio de apertura de la válvula y mayor será el volumen de entrada de aire. Tomemos como ejemplo el motor del automóvil Audi 100. Su valor de "área de cortina" de cuatro válvulas es la mitad que el de dos válvulas, y los estados de admisión y escape son 70 veces mayores. Por supuesto, todo tiene su ámbito de aplicación, lo que no quiere decir que cuantas más válvulas, mayor será el valor del "área de muro cortina". Según cálculos de expertos, cuando el número de válvulas por cilindro aumenta a 6, el valor del "área de cortina" disminuirá. Cuantas más válvulas haya, más complejo será el mecanismo y mayor será el coste. Por lo tanto, el número actual de válvulas en cada cilindro de los motores de combustible multiválvulas de los automóviles es de tres a cinco, de las cuales cuatro válvulas son las más comunes.

Tomemos como ejemplo un motor de gasolina. En comparación con los motores tradicionales de dos válvulas, los motores de múltiples válvulas pueden inhalar más aire para quemar combustible mezclado, ahorrando combustible, agotando los gases de escape más rápido y contaminando menos. Puede mejorar la potencia del motor, reducir el ruido y está en línea con la dirección de desarrollo de optimizar el medio ambiente y ahorrar energía. Por tanto, la tecnología de válvulas múltiples puede extenderse rápidamente.

Cuando los motores de combustible multiválvula comenzaron a surgir, algunas personas creyeron que tenían un defecto técnico, es decir, que no podían funcionar suavemente a bajas velocidades. La famosa empresa alemana de automóviles Porsche sostenía esta opinión. Con el continuo avance de la tecnología, este defecto técnico de los motores de gas multiválvulas se ha ido superando gradualmente. En los últimos años, los coches 944S2 de Porsche Car Company han estado equipados con motores de cuatro cilindros y cuatro válvulas. Hoy en día, casi todos los coches de gama media y alta del mundo están equipados con motores de combustible multiválvulas. Turbocompresor: Los coches deportivos o de carreras de Fórmula Uno que participan en competiciones suelen tener un turbocompresor instalado en el motor para permitir que el coche genere más potencia. El motor genera electricidad quemando combustible en los cilindros. La cantidad de combustible entrante está limitada por la cantidad de aire que ingresa al cilindro, y la potencia producida también está limitada. Si el motor funciona al máximo, aumentar la potencia sólo puede mejorar la función de combustión al comprimir más aire en el cilindro, aumentando así la cantidad de combustible. En las condiciones técnicas actuales, el turbocompresor es el único dispositivo mecánico que puede aumentar la potencia del motor sin alterar la eficiencia de trabajo.

Estructura

Un turbocompresor es una máquina compuesta por una cámara de turbina y un sobrealimentador. La entrada de la cámara de la turbina está conectada al colector de escape y la salida está conectada al tubo de escape. La entrada de aire del sobrealimentador está conectada a la tubería del filtro de aire y la salida de aire está conectada al colector de admisión. La turbina y el impulsor están instalados en la cámara de la turbina y el sobrealimentador respectivamente, y están conectados rígidamente de forma coaxial.

Principio

Un turbocompresor es en realidad un compresor de aire, que aumenta la entrada de aire comprimiéndolo. Utiliza el impulso inercial de los gases de escape descargados por el motor para empujar la turbina hacia la cámara de la turbina. La turbina impulsa el impulsor coaxial, que presuriza el aire enviado desde la tubería del filtro de aire y lo envía al cilindro. Cuando aumenta la velocidad del motor, la velocidad de descarga de los gases de escape aumenta simultáneamente con la velocidad de la turbina y el impulsor comprime más aire en el cilindro. A medida que aumentan la presión y la densidad del aire, se puede quemar más combustible. Al aumentar la cantidad de combustible y ajustar la velocidad del motor en consecuencia, se puede aumentar la potencia del motor.

Tecnología

El turbocompresor está instalado en el colector de admisión y escape del motor y funciona a alta temperatura, alta presión y alta velocidad. El entorno de trabajo es muy duro, los requisitos laborales son duros y los requisitos de materiales y tecnología de procesamiento son altos. Entre ellos, el más difícil de fabricar es el "cojinete flotante" que sostiene el eje de la turbina. Su velocidad de trabajo puede alcanzar 654,38 o más de 100.000 rpm, y la temperatura ambiente puede alcanzar 600 grados o más, lo que definitivamente no es algo que los rodamientos comunes puedan soportar. Debido a que hay aceite entre el cojinete y la pared interior del cuerpo para enfriar, también se le llama "cojinete totalmente flotante".

Desventajas

Además, aunque el turbocompresor tiene la función de ayudar al motor a aumentar la potencia, también tiene sus desventajas. La más obvia es la "respuesta de retraso", es decir. , debido a la inercia del impulsor, reacciona lentamente a cambios repentinos de aceleración. Incluso después de la mejora, el tiempo de reacción será de 1,7 segundos, lo que retrasará el aumento o disminución de la potencia de salida del motor. Para un automóvil que quiere acelerar repentinamente o adelantar, se sentirá un poco lento por un momento.

Mejora

Pero después de todo, los turbocompresores no son rentables. Utiliza los gases de escape del motor para funcionar. Si no se utiliza la energía de estos gases de escape, se desperdiciará. Por lo tanto, desde la llegada del turbocompresor, la gente ha llevado a cabo modificaciones técnicas, como mejorar la precisión del mecanizado y minimizar el espacio entre la turbina y la pared interior de la cavidad de la turbina para mejorar la utilización de energía de los gases de escape; material cerámico, la turbina puede ser El sobrealimentador se hace más compacto y más pequeño, aprovechando la alta resistencia al calor, la gran rigidez y el peso ligero de la cerámica para reducir el tiempo de "respuesta de retraso" de la turbina.

En los últimos 30 años, los turbocompresores se han utilizado ampliamente en muchos tipos de automóviles, compensando las deficiencias inherentes de algunos motores de aspiración natural sin cambiar el volumen de trabajo del cilindro, el motor puede aumentar la potencia de salida. se incrementa en más del 10%. Por lo tanto, muchas empresas de fabricación de automóviles adoptan esta tecnología de sobrealimentación para aumentar la potencia de salida del motor y lograr un alto rendimiento del automóvil.