많은 사람들이 자동차에 대한 이해를 심화하기 위해 자동차에 대해 더 많이 배우고 싶어하지만, 자동차 구조의 복잡성으로 인해 모두 포기하게 됩니다. 아래에는 자동차의 내부 구조를 그림으로 분석하여 복잡한 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 도와주는 자동차 관련 기사 세트가 준비되어 있습니다.
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엔진 구조 유형 분석
엔진은 인간의 심장과 마찬가지로 자동차의 동력원입니다. 그러나 사람마다 마음의 크기와 구조는 크게 다르지 않지만 자동차 엔진의 내부 구조는 매우 다릅니다. 그렇다면 다양한 엔진 구조의 차이점은 무엇입니까? 아래에서 함께 알아볼까요?
● 자동차의 동력원
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자동차의 동력원은 엔진이고, 엔진의 동력은 실린더 내부에서 나옵니다. 엔진 실린더는 연료의 내부 에너지가 운동 에너지로 변환되는 곳입니다. 실린더 내에서 연료가 연소되면서 엄청난 압력이 발생하여 피스톤을 상하로 밀어내고 그 힘이 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트에 전달되어 최종적으로 회전운동으로 변환된 후 변속기를 통해 전달된다고 간단히 이해하면 됩니다. 구동축과 구동축에 의해 동력이 구동륜에 전달되어 자동차가 앞으로 나아가게 됩니다.
●실린더 수는 너무 많아서는 안 됩니다.
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일반적으로 대부분의 자동차에는 4기통과 6기통 엔진이 있습니다. 엔진의 힘은 주로 실린더에서 나온다고 해서 실린더가 많을수록 좋다는 뜻인가요? 실제로 실린더 수가 증가할수록 엔진의 부품도 증가합니다. 그에 따라 엔진의 구조가 더욱 복잡해지고 엔진의 신뢰성도 저하됩니다. 또한 엔진 제조 비용과 그에 따른 유지 관리 비용도 증가합니다. 따라서 자동차 엔진의 실린더 수는 엔진의 사용 및 성능 요구 사항을 기반으로 포괄적인 균형을 맞춘 후에 선택됩니다. V12, W12, W16과 같은 엔진은 일부 고성능 차량에만 사용됩니다.
● V형 엔진 구조
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실제로 V자형 엔진을 간단히 이해하면 인접한 실린더가 특정 각도로 그룹화되어 있다는 것입니다. 옆에서 보면 V자 모양의 엔진인 V자형 엔진처럼 보입니다. 인라인 엔진에 비해 V형 엔진의 높이와 길이가 줄어들어 엔진 커버가 낮아지고 공기역학적 요구 사항을 충족할 수 있습니다. V형 엔진의 실린더는 진동의 일부를 상쇄할 수 있는 각도로 반대 방향으로 배열되어 있습니다. 그러나 실린더 헤드를 2개 사용해야 하고 구조가 상대적으로 복잡하다는 단점이 있다. 엔진의 높이는 낮아졌지만 그에 따라 폭도 넓어져 고정된 공간의 엔진룸에 다른 장치를 장착하기가 어려워졌습니다.
●W형 엔진 구조
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V자형 엔진의 양쪽 실린더가 작은 각도로 엇갈리게 배치되어 W자형 엔진을 형성합니다. V형 엔진에 비해 W형 엔진의 장점은 크랭크샤프트가 더 짧아지고 무게도 가벼워지지만 그에 따라 폭도 늘어나 엔진룸이 더욱 꽉 채워진다는 점이다. 단점은 W형 엔진이 구조적으로 두 부분으로 나누어져 있어 구조가 더 복잡하고 작동 시 진동이 많이 발생하기 때문에 소수의 차량에만 사용된다는 점이다.
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● 수평 대향 엔진 구조
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수평으로 대향하는 엔진의 인접한 실린더는 서로 반대편에 배열됩니다(피스톤 바닥이 바깥쪽을 향함). 두 실린더 사이의 각도는 180도이지만 180도 V형 엔진과는 본질적으로 다릅니다. 수평 대향 엔진은 크랭크 핀을 공유하지 않는다는 점(즉, 하나의 피스톤이 하나의 크랭크 핀에만 연결됨)과 반대 피스톤의 이동 방향이 반대라는 점에서 인라인 엔진과 유사하지만 180도 V- 유형 엔진은 정반대입니다. 수평 대향 엔진의 장점은 진동을 효과적으로 상쇄하고 엔진을 더욱 부드럽게 작동시킬 수 있다는 것입니다. 무게 중심이 낮고 공기 역학적 요구 사항을 충족하기 위해 차량 전면을 낮게 설계할 수 있습니다. 동력 출력 샤프트의 방향은 변속기 샤프트의 방향과 일치하며 동력 전달의 효율이 더 높습니다. 단점: 구조가 복잡하고 유지관리가 불편하다. 생산 공정이 까다롭고 생산 비용이 높습니다. 잘 알려진 브랜드 자동차 중 포르쉐와 스바루만이 여전히 수평대향 엔진을 고집하고 있다.
● 엔진은 왜 지속적으로 동력을 공급하는가?
엔진이 지속적으로 동력을 공급할 수 있는 이유는 실린더 내 흡기, 압축, 동력, 배기의 4행정이 순차적으로 순환 작동하기 때문입니다.
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흡기 행정 동안 피스톤이 실린더 내 상사점에서 하사점으로 이동하면 흡기 밸브가 열리고 배기 밸브가 닫히며 신선한 공기와 가솔린 혼합물이 실린더로 흡입됩니다.
압축행정 중에는 흡배기 밸브가 닫히고 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하면서 혼합가스를 실린더 상부까지 압축시켜 혼합가스의 온도를 상승시켜 파워행정을 준비하게 된다. .
파워 스트로크 중에 스파크 플러그가 압축 가스를 점화시키고 혼합 가스가 실린더 내에서 "폭발"하여 엄청난 압력을 생성하고 피스톤을 상사점에서 하사점까지 밀어내고 크랭크샤프트를 밀어 커넥팅 로드를 통해 회전시킵니다. .
배기 행정 중에 피스톤은 하사점에서 상사점으로 이동합니다. 이때, 흡기 밸브는 닫히고 배기 밸브는 열리며, 연소된 배기가스는 배기 매니폴드를 거쳐 실린더 외부로 배출됩니다.
● 엔진 동력은 폭발에서 나옵니다.
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엔진이 생성할 수 있는 동력은 실제로 실린더의 "폭발력"에서 나옵니다. 밀봉된 실린더 연소실에서 스파크 플러그는 적절한 순간에 특정 비율의 가솔린과 공기 혼합물을 즉시 점화시켜 엄청난 폭발력을 생성합니다. 연소실의 상단은 고정되어 있으며 엄청난 압력으로 인해 피스톤이 아래쪽으로 이동합니다. , 커넥팅로드를 통해 크랭크 샤프트를 밀어 넣은 다음 일련의 메커니즘을 통해 구동 바퀴에 동력을 전달하여 최종적으로 자동차를 구동합니다.
● 점화 플러그는 '폭발'의 대가입니다.
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실린더의 "폭발"을 더 강력하게 만들고 싶다면 적시에 점화하는 것이 매우 중요하며 실린더의 점화 플러그는 "폭발"의 역할을 합니다. 실제로 스파크 플러그 점화 원리는 번개 점화 원리와 다소 유사합니다. 스파크 플러그의 헤드에는 중앙 전극과 측면 전극이 있습니다(반대 극성 이온을 가진 두 개의 구름에 상대적). 두 전극 사이에는 작은 간격(점화 간격이라고 함)이 있습니다. 전원이 공급되면 최대 10000볼트 이상의 전기 스파크가 발생하여 실린더 내 혼합 가스가 즉시 "폭발"될 수 있습니다.
●흡기 밸브가 배기 밸브보다 큽니다.
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실린더 내에서 지속적으로 "폭발"하기 위해서는 새로운 연료가 지속적으로 투입되어야 하고, 배기가스는 제때에 배출되어야 합니다. 흡기 및 배기 밸브는 이 과정에서 중요한 역할을 합니다. 흡기 및 배기 밸브는 캠으로 제어되어 "열림"과 "닫힘"의 두 가지 동작을 적시에 수행합니다. 왜 흡기 밸브가 배기 밸브보다 항상 더 큰가요? 흡기 공기는 일반적으로 진공으로 흡입되고 배기 가스를 압착하여 배기 가스를 밀어 내기 때문에 배기가 흡기보다 상대적으로 쉽습니다. 더 많은 신선한 공기를 연소에 참여시키려면 흡기 밸브를 더 크게 만들어 더 많은 공기를 흡입해야 합니다.
● 밸브의 개수는 너무 많으면 안 된다.
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엔진에 밸브가 여러 개 있으면 고속에서 흡기량이 크고, 배기가 깨끗하며, 엔진 성능이 좋다. (영화관과 마찬가지로 출입구가 많으면 훨씬 들어가기 쉽고, 밖으로). 그러나 다중 밸브 설계는 더욱 복잡하며 특히 밸브 구동 방식, 연소실 구조 및 점화 플러그 위치 등 모두 신중하게 배치해야 합니다. 이를 위해서는 높은 생산 공정, 높은 제조 비용 및 어려운 사후 유지 관리가 필요합니다. 따라서 밸브의 개수가 너무 많으면 안 됩니다. 일반 엔진에는 실린더당 4개의 밸브(2개 입력 및 2개 출력)가 있습니다.
엔진 가변 밸브 원리 분석
우리는 이미 엔진의 기본 구조와 동력원에 대해 배웠습니다. 실제로 엔진의 실제 주행속도는 정적인 것이 아니라 사람이 달리는 것처럼 때로는 빠르고 때로는 완만하기 때문에 자신의 호흡리듬을 조절하는 것이 특히 중요하다. 엔진이 어떻게 "호흡"하는지 살펴보겠습니다.
● 캠샤프트의 기능
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간단히 말해서, 캠샤프트는 여러 개의 디스크 모양 캠이 있는 금속 막대입니다. 이 금속 막대는 엔진 작동에서 어떤 역할을 합니까? 주로 흡기 및 배기 밸브를 열고 닫는 역할을 담당합니다. 크랭크샤프트에 의해 구동되어 캠샤프트가 계속 회전하고, 캠이 밸브(로커암이나 푸시로드)를 지속적으로 눌러 흡기밸브와 배기밸브의 개폐를 제어하는 것이다.
●OHV, OHC, SOHC, DOHC는 무엇을 의미하나요?
SOHC 및 DOHC 문자는 엔진 케이스에서 흔히 볼 수 있습니다. 이 글자들은 무엇을 의미하나요? OHV는 오버헤드 밸브(Overhead Valve)와 바텀 캠샤프트(Bottom Camshaft)를 의미하며, 캠샤프트가 실린더 하단에 배치되고 밸브가 실린더 상단에 배치되는 것을 의미합니다. OHC는 오버헤드 캠샤프트, 즉 캠샤프트가 실린더 상단에 배열된 것을 말합니다.
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실린더 상단에 흡기 및 배기 밸브를 동시에 열고 닫는 역할을 하는 캠샤프트가 하나만 있는 경우 이를 싱글 오버헤드 캠샤프트(SOHC)라고 합니다. 흡기 및 배기 밸브를 열고 닫는 역할을 실린더 상단에 두 개의 캠샤프트가 있는 경우 이를 더블 오버헤드 캠샤프트(DOHC)라고 합니다.
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하단 캠샤프트의 캠과 밸브 로커암은 금속 커넥팅 로드로 연결되어야 합니다. 캠은 커넥팅로드를 들어올리고 로커암을 밀어 밸브를 열고 닫는 역할을 합니다. 그러나 회전속도가 너무 높으면 이젝터 로드가 파손되기 쉽기 때문에 이러한 설계는 배기량이 크고 회전속도가 낮으며 큰 토크 출력을 추구하는 엔진에 주로 사용됩니다. 오버헤드 캠샤프트는 푸시로드를 생략할 수 있어 캠샤프트에서 밸브까지의 전달 메커니즘을 단순화하고 고속에서 엔진의 동력 성능에 더 적합합니다. 오버헤드 캠샤프트가 널리 사용됩니다.
● 가스 분배 메커니즘의 역할
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밸브트레인에는 주로 타이밍 기어 트레인, 캠축, 밸브 변속기 부품(밸브, 푸시로드, 로커암 등)이 포함됩니다. 주요 기능은 엔진의 작동 조건에 따라 각 실린더의 흡기 및 배기 밸브를 적시에 열고 닫는 것입니다. , 신선한 혼합 가스가 적시에 실린더를 채울 수 있고 배기 가스가 적시에 실린더 밖으로 배출될 수 있도록 합니다.
● 밸브타이밍이란? 왜 타이밍이 필요한가?
소위 밸브 타이밍은 단순히 밸브가 열리고 닫히는 순간으로 이해될 수 있습니다. 이론적으로 흡기 행정 중에 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동할 때 흡기 밸브가 열리고 배기 밸브가 닫힙니다. 배기 행정 중에 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하면 흡기 밸브가 닫히고 배기 밸브가 열립니다.
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그렇다면 우리는 왜 정시에 도착해야 합니까? 실제로 실제 엔진 작동 시 실린더 내 흡기량을 늘리려면 흡기 밸브를 먼저 열고 나중에 닫아야 합니다. 마찬가지로 실린더 클리너의 배기가스를 배출하려면 배기 밸브도 미리 열고 나중에 닫아야 합니다. 효율적인 엔진 작동을 보장하려면 정지를 지연하십시오.
●가변 밸브 타이밍과 가변 밸브 리프트란 무엇입니까?
엔진이 고속으로 회전하면 한 작업 사이클에서 각 실린더의 흡입 및 배기 시간이 매우 짧습니다. 높은 충전 효율을 달성하려면 실린더의 흡입 및 배기 시간을 연장해야 하며 이는 요구 사항입니다. 밸브 오버랩 각도를 늘리십시오. 엔진이 저속일 때 과도한 밸브 오버랩 각도로 인해 배기 가스가 역류하기 쉽고 대신 흡입량이 감소하여 엔진 공회전이 불안정해지고 저속 토크가 낮아집니다.
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고정 밸브 타이밍이 높은 엔진 속도와 낮은 엔진 속도의 요구를 동시에 충족하는 것이 어렵기 때문에 가변 밸브 타이밍이 등장하게 되었습니다. 가변 밸브 타이밍은 다양한 엔진 속도와 작동 조건에 따라 조정될 수 있으므로 엔진은 고속 및 저속에서 이상적인 흡입 및 배기 효율을 달성할 수 있습니다.
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엔진 출력에 영향을 미치는 본질은 실제로 단위 시간당 실린더에 유입되는 산소량과 관련이 있습니다. 가변 밸브 타이밍 시스템은 밸브의 개폐 시간만 변경할 수 있고, 단위 시간당 공기 흡입량은 변경할 수 없습니다. 가변 밸브 타이밍 리프트는 이러한 요구를 충족할 수 있습니다. 엔진 밸브를 집의 "문"으로 간주하면 밸브 타이밍은 "문"이 열리는 시간으로 이해될 수 있으며 밸브 리프트는 "문"이 열리는 크기와 동일합니다.
● Toyota VVT-i 가변 밸브 타이밍 시스템
Toyota의 가변 밸브 타이밍 시스템이 널리 사용되었습니다. 주요 원리는 캠축에 유압 메커니즘을 설치하고 ECU의 제어를 통해 밸브의 개폐 시간을 특정 각도 범위 내에서 조정하거나 전진, 지연 또는 동일하게 유지하는 것입니다.
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캠축 타이밍 기어의 외부 로터는 타이밍 체인(벨트)에 연결되고, 내부 로터는 캠축에 연결됩니다. 외부 로터는 유압 오일을 통해 내부 로터를 간접적으로 구동하여 특정 범위 내에서 각도 전진 또는 지연을 달성할 수 있습니다.
● Honda i-VTEC 가변 밸브 리프트 시스템
Honda의 i-VTEC 가변 밸브 리프트 시스템의 구조와 작동 원리는 복잡하지 않습니다. 기존에 세 번째 로커암과 세 번째 캠샤프트를 추가한 것으로 볼 수 있다. 밸브 리프트는 어떻게 변경됩니까? 3개의 로커암 분리 및 일체화를 통해 하이앵글 캠샤프트와 로우앵글 캠샤프트의 전환이 이루어지며 이에 따라 밸브 리프트가 변경되는 것으로 간단히 이해하면 됩니다.
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엔진 부하가 낮을 때는 3개의 로커암이 분리된 상태입니다. 로우앵글 캠 양측의 로커암이 밸브의 개폐를 제어하며 밸브 리프트가 작습니다. 엔진에 고부하가 걸리면 3개의 로커암이 하나로 결합되어 밸브 리프트가 작습니다. 앵글 캠은 중간 로커 암을 구동하고 밸브 리프트가 큽니다.
● BMW Valvetronic 가변 밸브 리프트 시스템
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BMW의 밸브트로닉 가변 밸브 리프트 시스템은 주로 밸브 메커니즘에 편심 샤프트, 서보 모터 및 중간 푸시로드와 같은 구성 요소를 추가하여 밸브 리프트를 변경합니다. 모터가 작동하면 웜 기어 메커니즘이 편심 샤프트를 구동하여 회전시킨 다음 중간 푸시 로드와 로커 암을 통해 밸브를 밀어냅니다. 편심은 다양한 각도로 회전하고 캠축은 중간 푸시로드와 로커 암을 통해 밸브를 밀어 다양한 리프트를 생성하여 밸브 리프트를 제어합니다.
● 아우디 AVS 가변 밸브 리프트 시스템
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아우디의 AVS 가변 밸브 리프트 시스템은 주로 캠축에서 높이가 다른 두 세트의 캠을 전환하여 밸브 리프트를 변경합니다. AVS 시스템이 캠축에 설치된다는 점을 제외하면 그 원리는 Honda의 i-VTEC와 매우 유사합니다. 캠축의 나선형 홈 슬리브는 캠축을 왼쪽과 오른쪽으로 이동하여 캠축의 하이 캠과 로우 캠을 전환하는 데 사용됩니다.
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엔진의 부하가 높을 때 전자기 드라이버는 캠축을 오른쪽으로 이동하고 하이 앵글 캠으로 전환하여 밸브 리프트를 증가시킵니다. 엔진 부하가 낮을 때 전자기 드라이버는 캠축을 왼쪽으로 이동하고 로우 앵글 캠으로 전환합니다. , 밸브 리프트를 줄입니다.
엔진 실린더의 직접 분사 원리 분석
에너지 및 환경 보호에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해짐에 따라 엔진은 사람들의 요구 사항을 충족할 수 있도록 지속적으로 업그레이드되고 발전해야 합니다. 나는 모두가 "실린더 내 직접 분사", "층화 연소" 및 "가변 배기량"과 같은 용어에 익숙하다고 생각합니다. 어떻게 작동하나요? 아래에서 함께 알아볼까요?
● 피스톤과 크랭크샤프트가 가장 "피곤"합니까?
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일단 시작되고 작동되면 피스톤의 "헤드"가 고온 및 고압에 노출되어 계속해서 고속으로 위아래로 움직입니다. 근무환경은 매우 가혹합니다. 피스톤은 엔진의 "심장"이라고 할 수 있으므로 피스톤의 재료 생산 정확도에 대한 요구 사항이 매우 높습니다.
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피스톤에 밟히는 크랭크샤프트도 고속으로 계속 회전해야 하기 때문에 불편하다. 크랭크샤프트는 분당 수천 번 회전하며 오일 펌프, 발전기, 에어컨 압축기, 캠샤프트 및 기타 메커니즘을 구동하는 힘든 작업을 수행합니다. 엔진 동력의 중간 축이므로 상대적으로 "강하다".
● 직선운동을 회전운동으로 바꾸는 방법은 무엇입니까?
실린더 안의 피스톤이 직선운동으로 상하운동을 한다는 것은 다들 알고 계시겠지만, 바퀴를 전진시키는 회전력을 출력하려면 어떻게 직선운동을 회전운동으로 변환해야 할까요? 사실 이는 크랭크샤프트의 구조와 많은 관련이 있다. 크랭크샤프트의 커넥팅로드 샤프트와 메인샤프트는 동일한 직선이 아니고 반대 방향으로 배열되어 있다.
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이 운동 원리는 실제로 나를 따릅니다.
