FINDEN SIE, DASS SIE SÜCHTIG nach dem Nervenkitzel und der Geschwindigkeit des schnellen Fahrens sind, aber nicht das erste wissen, was tatsächlich unter der Haube vor sich geht? Möchten Sie mehr darüber erfahren, was passiert, ohne an Auto Shop 101 teilnehmen zu müssen? Sind Sie von der Technik in Ihrem örtlichen Performance-Shop eingeschüchtert, weil er immer versucht, Ihnen Blinkerflüssigkeit, Schalldämpferlager und andere Teile zu verkaufen, von denen Sie nicht sicher sind, ob sie überhaupt existieren? Wenn Sie eine dieser Fragen mit „Ja“ beantwortet haben, müssen Sie hier beginnen. Wir erzählen Ihnen alles über das laute Metallstück, das mit Ihren Rädern verbunden ist, und ein wenig über die Dinge, die es vorwärts bringen.

Text von Mike Kojima und Arnold Eugenio // Fotos und Illustrationen von DSPORT-Mitarbeitern

DSPORT Ausgabe #148

Wissen ist Macht

Um vollständig zu verstehen, wie die neuesten Speed Parts funktionieren, müssen Sie zuerst verstehen, wie ein Motor funktioniert. Die meisten Autos, wie wir sie kennen, werden von einem sogenannten 4-Takt-Motor angetrieben. Ein 4-Takt bezieht sich auf die vier Hübe im Leistungszyklus; der Einlasshub, der Kompressionshub, der Krafthub und der Auslasshub. Wir werden diese im Abschnitt MOTOR 101 TEIL 2 ausführlicher behandeln. Im Moment müssen Sie wissen, dass der 4-Takt-Zyklus erklärt, wie eine Mischung aus Benzin und Luft gezündet, verbrannt und reibungslos in nutzbare Leistung umgewandelt werden kann, um Sie die Viertelmeile hinunter, um eine Strecke herum oder einfach nur zur Arbeit zu bringen.

Ein Motor besteht aus mehreren Hauptkomponenten: dem Block, der Kurbel, den Stangen, den Kolben, dem Kopf (oder den Köpfen), den Ventilen, den Nocken, den Einlass- und Abgassystemen und dem Zündsystem. Diese Teile arbeiten genau zusammen, um die chemische Energie im Benzin zu nutzen und viele kleine und schnelle Verbrennungsereignisse in eine Drehbewegung umzuwandeln, die schließlich Ihre Räder dreht und Ihr Auto antreibt.

Blockloch, Sohn

Der Block ist der Hauptteil des Motors, der die Hubkolbenkomponenten enthält, die die Energie im Benzin nutzen. Wenn Sie unter die Motorhaube schauen, ist es das große Stück Metall, das sich in der Mitte des Motorraums befindet und an dem eine ganze Reihe anderer Metalle, Drähte und Rohre befestigt zu sein scheint.

Der Block hat kreisförmige Löcher, in die Kolben auf und ab gleiten. Jedes Loch wird als „Zylinderbohrung“ bezeichnet. Da eine Zylinderbohrung oder ein „Zylinder“ einen Kolben hat, entspricht die Gesamtzahl der Zylinder im Block der Anzahl der Kolben; Ein Vierzylindermotor hat vier Bohrungen und vier Kolben, ein Sechszylinder hat sechs Bohrungen und sechs Kolben und so weiter. Der Zylinderkopf wird als Kopf bezeichnet, da er auf dem Block sitzt und die Zylinder und Kolben bedeckt. Einige Motoren verfügen über horizontal gegenüberliegende Zylinder oder sind in einer „V“ -Konfiguration. Infolgedessen gibt es zwei Köpfe, die die Bereiche auf dem Block abdecken, die Kolben freigelegt haben. Im Moment müssen wir nur wissen, dass der Zylinderkopf oder kurz der Kopf nur auf dem Block sitzt und jeden der Zylinder bedeckt, in denen sich Kolben befinden.

Der Block hat auch eine Reihe von Flüssigkeitsdurchgängen. Einige davon werden verwendet, um Kühlflüssigkeit namens „Kühlmittel“ um die Zylinder zu leiten, um die Motortemperaturen aufrechtzuerhalten und eine Überhitzung zu verhindern. Die anderen Passagen leiten Motoröl zu den beweglichen Teilen, um die Reibung zu schmieren und gegen kraftraubende Reibung zu schützen. Da der Block enorme Zylinderdrücke enthalten muss, gießen die Hersteller sie zur Festigkeit aus Eisen. Andere Hersteller gießen leichte Aluminiumblöcke zur Gewichtsreduzierung. Die Aluminiumblöcke verwenden eine Zylinderlaufbuchse aus einer Stahllegierung oder speziell beschichtete Bohrungen, so dass sie eine härtere Oberfläche haben und eine längere Lebensdauer bieten.

Rotationsstation

Kolben bewegen sich in den Zylindern des Blocks auf und ab, weil im Zylinder ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft gezündet wird. Die anschließende Verbrennung dehnt sich schnell aus und drückt den Kolben über die Länge der Zylinderbohrung vom Zylinderkopf weg und mit viel Druck. Diese in einem Zylinder erzeugte Leistung wird multipliziert, da sich die Verbrennungsereignisse in jedem der Zylinder wiederholen. Dies ist die grundlegende Prämisse, wie ein Motor funktioniert.

An jedem Kolben sind offene Ringe aus Metall angebracht, die einfach als „Ringe“ bezeichnet werden. Dies sind dünne, kreisförmige, federnde Metallstücke, die in Nuten um die Ringlandbereiche an den Oberseiten der Kolben passen. Die Ringe fungieren als Dichtung, die den Zylinderdruck vom verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisch zwischen Kopf und Oberseite des Zylinders fernhält und sicherstellt, dass der Druck den Kolben nach unten drückt, anstatt daran vorbeizudrücken. Die Kolbenringe kratzen auch Öl von den Zylinderwänden ab, damit das gesamte Motoröl während der Verbrennung nicht verbrannt wird. Es gibt auch einen gewellten Ring, der als Ölring bekannt ist und es ermöglicht, dass Öl die Zylinderwände schmiert, so dass sich Kolben, Ringe und Zylinder nicht vorzeitig abnutzen. Wenn Ihre Kolben keine Ringe oder Ringe hätten, die nicht sehr gut abdichten, könnten die Verbrennungen den Kolben nicht mit viel Kraft nach unten drücken, und Ihr Auto würde keine Kraft erzeugen, wenn es überhaupt lief. Wenn die Ringe nicht in der Lage wären, das Öl von den Zylinderwänden zu kratzen, würde Ihrem Motor schließlich das Öl ausgehen, sich festsetzen und eine ganze Menge bösen schwarzen Rauches aus dem brennenden Öl machen.

Kolben und Stangen

Nachdem der Block gereinigt, gemessen und bearbeitet wurde, kann die Kurbelwelle installiert werden und ein Satz Kolben und Stangen füllt die Bohrungen.

Die Kolben sind an einem Stück Metall befestigt, das Pleuel genannt wird. Die Aufgabe der Pleuelstange besteht darin, die Kraft des Drucks, der den Kolben durch die Zylinderbohrung drückt, auf die Kurbelwelle oder „Kurbel“ zu übertragen. Durch die Verbindung zwischen Kolben und Kurbel ist es verständlich, wie Pleuelstangen ihren Namen erhalten haben.

Die Pleuelstange ist mit dem Kolben durch ein Rohr verbunden, das als Handgelenkstift bezeichnet wird. Der Handgelenkstift gleitet durch eine Bohrung im Kolben und eine Bohrung auf der kleineren Seite der Pleuelstange; Dieser Bereich wird als kleines Ende der Pleuelstange bezeichnet. Das große Ende der Stange ist der Bereich, der mit der Kurbel verbunden ist. Das große Ende der Stange hat einen abnehmbaren Abschnitt, der als Endkappe oder Kappe bezeichnet wird und an der Kurbel befestigt werden kann.

Der Oberflächenbereich, in dem sich die Pleuelstange um den Handgelenkstift dreht, wird als Handgelenkstiftzapfen bezeichnet. Der Bereich an der Kurbel, in dem sich die Stange verbindet und dreht, wird als Stangenzapfen der Kurbelwelle bezeichnet. Die Lagerzapfen der Kurbelwelle sind größer als die Lagerzapfen des Handgelenks, da sich der Kurbelzapfen im Gegensatz zur einfachen Hin- und Herbewegung am Ende des Handgelenks der Stange kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit dreht. Diese Hochgeschwindigkeitsrotation erfordert mehr Oberfläche, um zu verhindern, dass Stange und Kurbel durch Reibung beschädigt werden. Das große Ende der Stange dreht sich sanft auf dem Zapfen der Kurbel auf einem Druckölfilm, der ein weiches Metall-Gleitlager beschichtet. Bei den meisten Motoren hat das kleine Ende der Stange eine Bronzebuchse für den Handgelenkstift, die durch Spritzschmierung gespeist wird. Bei einigen Motoren wird der Handgelenkstift aus Öl gespeist, das von Ringen von den Zylinderwänden durch einen Durchgang von der Ölringnut abgekratzt wird, der als Stiftöler bezeichnet wird. Es ist selten, aber es gibt einige Fälle, in denen der Handgelenkstift Drucköl aus dem Stangenlager aus einem Loch zugeführt wird, das durch die Länge der Stange vom großen Ende der Stange gebohrt wird.

Dieser Honda-Block der B-Serie verfügt über Hülseneinsätze aus duktilem Eisen anstelle der Lagerzylinderbohrungen, um die Festigkeit für Anwendungen mit hoher LEISTUNG zu erhöhen.

Kurbelzapfen

Die Kurbel in einem Motor ist einer Fahrradkurbel sehr ähnlich. Die Auf- und Ab-Kraft Ihres Tretens ist genau wie die Auf- und Ab-Kraft der Kolben, die sich in der Bohrung auf und ab bewegen. In einem Automotor, anstelle der Energie Ihrer Beine, die auf Pedale drücken, um die Kraft zu erzeugen, ist es die Verbrennung im Zylinder und der Druck, der auf den Kolben wirkt, der die Energie erzeugt. Wenn Sie sich das Bild ansehen, werden Sie sehen, dass die Kurbel genau wie eine Fahrradkurbel versetzte Würfe hat, sodass die Stangen und Kolben die gleiche Funktion wie Ihre Beine erfüllen. Wenn Sie auf einem Fahrrad nach unten treten, geht Ihr Fahrrad vorwärts und der versetzte Wurf kommt auf der anderen Seite nach oben. Wenn ein Kolben durch die Luft / Kraftstoff-Verbrennung nach unten gedrückt wird, dreht er die Kurbel und drückt einen anderen Kolben nach oben, bereit für die nächste Verbrennung. Dies ist, was Ihr Auto vorwärts bringt. Die Kurbelwelle ist mit Metallstücken, den Hauptkappen, am Block befestigt. Die Kurbel ist tatsächlich an den Block geklemmt, nicht befestigt, mit mehr Gleitlagern (Hauptlager genannt), um die Kurbelzapfen zu schmieren. Die Hauptzapfen haben auch Löcher, durch die Drucköl aus dem Motorölsystem den Zapfen und die Lager schmieren kann.

Ventile: Die Gateways In und Out

Der Zylinderkopf enthält auch die Einlass- und Auslassventile. Die Einlass- und Auslassventile sind Metallteile, die Golf-Tees ähneln. Die Ventile fungieren als Türen für einströmende Luft und Kraftstoff bzw. Während des 4-Takt-Prozesses öffnen sich die Einlassventile, um das Luft / Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammer zu lassen, und schließen sich dann, wenn der Kolben ansteigt, um das Gemisch zu komprimieren. Nachdem das Gemisch gezündet und verbrannt ist, wird der Kolben in seine Bohrung gedrückt. Auf dem Weg des Kolbens nach oben öffnen sich die Auslassventile, um die verbrannten Gase abzulassen, und schließen sich dann in Vorbereitung auf die nächste Umdrehung im Motorzyklus.

Um die Ventile zu öffnen, hat der Motor Metallstäbe, sogenannte Nockenwellen, die spezielle Unebenheiten (Lappen) aufweisen, die zum Anheben der Ventile verwendet werden öffnen. Die Nocken werden von einem Riemen oder einer Kette gedreht, die die sich drehende Kurbel mit den Nockenrädern verbindet. Einige Nockenwellenkeulen drücken direkt auf die Ventile, um sie zu öffnen, aber die meisten straßengetriebenen Automotoren arbeiten indirekt über einen Kipphebel. Ein Kipphebel ist im Wesentlichen eine Miniatur-Wippe; Ein Ende des Kipphebels wird vom Nockenwellenkeulen nach oben gedrückt, wodurch das andere Ende auf die Ventilspitze gedrückt wird, um das Ventil zu öffnen. Ventilfedern sind buchstäblich Federn, die an den Ventilen befestigt sind und helfen, sie geschlossen zu halten, wenn sie geschlossen werden sollen.

Der Kopfhoncho

Wie bereits erwähnt, ist der Zylinderkopf ein großes Stück Metall, das an der Oberseite des Blocks befestigt wird und die Zylinder bedeckt, in denen die Verbrennung stattfindet. In der Regel aus Aluminium gefertigt, enthält der Kopf auch die Zündkerzen, Ventile und den Rest des Ventiltriebs (Ventilfedern, Halterungen, Nockenwellen).

Der/die Kopf(e) müssen bis zum Block angezogen werden, um die Rapidexpansion des gezündeten Luft /Kraftstoff-Gemisches aufzunehmen, ohne die Oberseite des Blocks zu verzerren, zu trennen oder vollständig abzublasen. Wenn der Kopf bis zum Block angezogen wird, entsteht auf jedem Zylinder ein Bereich, in dem Verbrennungsenergie freigesetzt und auf den Kolben konzentriert wird. Dieser Bereich wird als Brennkammer bezeichnet. Wenn Sie sich die Seite des Zylinderkopfes ansehen, die mit dem Block verschraubt ist, sehen Sie die Brennkammern als die Räume im Kopf, die bis zu den Oberseiten der Zylinderbohrungen reichen. In jeder Kammer sind die Spitze der Zündkerze und die flachen Teile der Ventile sichtbar. In dieser Brennkammer erzeugt die Zündkerze einen Lichtbogen, der das Luft / Kraftstoff-Gemisch entzündet.

Der Kopf hat auch Durchgänge, die Kühlmittel oder Öl (je nachdem, um welche Art von Durchgang es sich handelt) durch den Kopf zirkulieren lassen, damit er kühl und geschmiert bleibt. Zwischen dem Kopf und dem Block finden Sie ein Stück Metall oder Verbundmaterial, das Bereiche für jede der Bohrungen und jeden der Durchgänge, die vom Block zum Kopf führen, ausgeschnitten hat. Dieses Sandwichstück wird als Kopfdichtung bezeichnet.

Der verrückte Zug

Die meisten modernen Motoren haben einen doppelten DOHC-Ventiltrieb (Overhead Cam), was bedeutet, dass die Einlass- und Auslassventile ihre eigenen Nockenwellen haben. Der Vorteil separater Nockenwellen besteht darin, dass jeder Nocken sehr nahe am Ventil platziert werden kann, sodass die Nocken entweder direkt an den Ventilen oder durch einen sehr kleinen Kipphebel arbeiten können. Dies reduziert die Trägheitsmasse des Ventiltriebs auf ein Minimum, was den Betrieb bei hohen Drehzahlen noch weiter unterstützt. Fast alle modernen Hochleistungsmotoren verwenden DOHC-Ventiltriebe, um die verfügbare Leistung bei hohen Drehzahlen zu maximieren. Der Mitsubishi 4B11 im EVO X und der Mazda MZR 2.3 DISI im MAZDASPEED3 sind Paradebeispiele für aktuelle Hochleistungs-DOHC-Motoren.