tycker du att du är beroende av spänningen och hastigheten att köra snabbt, men vet inte det första om vad som faktiskt händer under huven? Vill du veta mer om vad som händer utan att behöva gå på Auto Shop 101? Är du skrämmas av tekniken på din lokala prestanda butik eftersom han alltid försöker sälja dig blinker vätska, ljuddämpare lager och andra delar som du inte är säker ens existerar? Om du svarade ” ja ” på någon av dessa frågor är det här du måste börja. Vi berättar allt om den bullriga delen av metall som är ansluten till dina hjul och lite om de saker som gör att den går framåt.

text av Mike Kojima och Arnold Eugenio / /foton och illustrationer av Dsport-personal

Dsport Issue #148

kunskap är kraft

för att fullt ut förstå hur det senaste inom hastighetsdelar fungerar måste du först förstå hur en motor fungerar. De flesta bilar som vi känner dem drivs av det som kallas en 4-taktsmotor. En 4-takts avser de fyra slag i effektcykeln; insugningsslaget, kompressionsslaget, effektslaget och avgaslaget. Vi kommer att täcka dessa mer detaljerat i avsnittet motor 101 del 2. För nu, vad du behöver veta är att 4-taktscykeln förklarar hur en blandning av bensin och luft kan antändas, förbrännas och smidigt omvandlas till användbar kraft för att kasta dig ner kvartsmilen, runt ett spår eller bara ta dig till jobbet.

en motor består av flera huvudkomponenter; blocket, veven, stavarna, kolvarna, huvudet (eller huvuden), ventilerna, kammarna, insugnings-och avgassystemen och tändsystemet. Dessa delar arbetar tillsammans på ett krävande sätt för att utnyttja den kemiska energin i bensin, omvandla många små och snabba förbränningshändelser till en vridrörelse som så småningom snurrar dina hjul och driver din bil.

Blockhål, Son

blocket är huvuddelen av motorn som innehåller de fram och återgående komponenterna som utnyttjar energin i bensinen. Om du tittar under huven är det den stora metallstycket som finns i mitten av motorfacket som verkar ha en hel massa andra metall, ledningar och rör fästa vid den.

blocket har cirkulära hål som kolvarna glider upp och ner i. Varje hål kallas en”cylinderborrning”. Eftersom en cylinderborrning eller” cylinder ” har en kolv är det totala antalet cylindrar i blocket detsamma som antalet kolvar; en fyrcylindrig motor har fyra hål och fyra kolvar, en sexcylindrig kommer att ha sex hål och sex kolvar och så vidare. Cylinderhuvudet kallas ett huvud eftersom det sitter ovanpå blocket och täcker cylindrarna och kolvarna. Vissa motorer har cylindrar som är horisontellt motsatta eller är i en ”V” – konfiguration. Som ett resultat finns det två huvuden som täcker områdena på blocket som har exponerade kolvar. För tillfället behöver vi bara veta att cylinderhuvudet, eller huvudet för kort, bara sitter ovanpå blocket och täcker var och en av cylindrarna som har kolvar i dem.

blocket har också ett antal flytande passager gjutna i det. Några av dessa används för att kanalisera kylvätska som kallas ”kylvätska” runt cylindrarna för att bibehålla motortemperaturerna och för att förhindra överhettning. De andra passagerna leder motorolja till de rörliga delarna för att smörja och försvara mot kraftrånande friktion. Eftersom blocket måste innehålla enorma cylindertryck kastar tillverkarna dem ur järn för styrka. Andra tillverkare kastar lätta aluminiumblock för viktminskning. Aluminiumblocken använder ett stållegeringscylinderfoder eller specialbelagda hål så att de har en hårdare yta och ger en längre livslängd.

Rotationsstation

kolvar rör sig upp och ner i Blockets cylindrar eftersom en blandning av bränsle och luft antänds i cylindern. Den efterföljande förbränningen expanderar snabbt och skjuter kolven ner längden på cylinderborrningen, bort från cylinderhuvudet och med mycket tryck. Den kraften som produceras i en cylinder multipliceras eftersom förbränningshändelserna upprepas i var och en av cylindrarna. Detta är den grundläggande förutsättningen för hur en motor fungerar.

varje kolv har öppna ringar av metall monterade på dem, och de kallas helt enkelt”ringar”. Dessa är tunna, cirkulära, fjädrande metallstycken som passar i spår runt ringmarkområdena vid kolvens toppar. Ringarna fungerar som en tätning som håller cylindertrycket från den förbrända luften och bränsleblandningen mellan huvudet och toppen av cylindern, vilket säkerställer att trycket trycker ner kolven istället för att trycka förbi den. Kolvringarna skrapar också olja från cylinderväggarna så att all motorns olja inte brinner upp under förbränningen. Det finns också en korrugerad ring, känd som oljeringen, som gör att olja kan smörja cylinderväggarna så att kolven, ringarna och cylindrarna inte slits för tidigt. Om dina kolvar inte hade några ringar eller ringar som inte tätade mycket bra, skulle förbränningarna inte kunna trycka ner kolven med mycket kraft och din bil skulle inte producera någon kraft om den sprang alls. Om ringarna inte kunde skrapa oljan från cylinderväggarna skulle din motor så småningom gå tom för olja, gripa upp och göra en hel del otäck svart rök från den brinnande oljan.

kolvar och stavar

efter att blocket har rengjorts, mätts och bearbetats kan vevaxeln installeras och en uppsättning kolvar och stavar fyller borrningarna.

kolvarna är fästa på ett metallstycke som kallas en vevstake. Anslutningsstångens jobb är att överföra tryckkraften som skjuter kolven ner i cylinderborrningen till vevaxeln eller ”veven”. Genom att tillhandahålla länken mellan kolven och veven är det förståeligt hur anslutningsstänger fick sitt namn.

anslutningsstången är kopplad till kolven med ett rör som kallas en handledsstift. Handledsstiftet glider genom ett hål i kolven och ett hål på den mindre sidan av anslutningsstången; det området kallas den lilla änden av anslutningsstången. Stångens stora ände är det område som ansluter till vevet. Stångens stora ände har en avtagbar sektion som kallas ett ändlock eller lock som gör att den kan fästas på veven.

den yta där vevstaken svänger runt handleden kallas handledstiftjournalen. Området på veven där stången ansluter och roterar runt kallas vevaxlarnas stavjournal. Vevaxelns tidskrifter är större än handledstifttidskrifterna eftersom vevjournalen kontinuerligt roterar med hög hastighet i motsats till den enkla fram och tillbaka gungningsrörelsen vid stångens handledsände. Denna höghastighetsrotation kräver mer yta för att förhindra att stången och veven skadas av friktion. Den stora änden av stången snurrar smidigt på vevens tidning på en trycksatt oljefilm som täcker ett mjukt metallhylslager. På de flesta motorer har den lilla änden av stången en bronsbussning för handledsstiftet som matas av stänksmörjning. På vissa motorer handleden stiftet matas från olja skrapas av ringar från cylinderväggarna genom en passage från oljeringsspåret kallas en pin oiler. Det är sällsynt, men det finns några fall där handleden stiftet matas trycksatt olja från stången lagret från ett hål borras genom längden på stången från stångens stora ände.

detta Honda B-serie block har segjärn hylsinsatser i stället för lagercylinderborrningarna för ökad styrka för att passa applikationer med hög hästkraft.

Crank Yankers

veven i en motor liknar mycket en cykelvev. Upp-och-ner-kraften hos dig som trampar är precis som upp-och-ner-kraften hos kolvarna som rör sig upp och ner i borrningen. I en bilmotor, istället för energin i dina ben som trycker på pedaler för att skapa kraften är det förbränningen i cylindern och trycket som verkar på kolven som skapar energin. Om du tittar på bilden ser du att veven har förskjutit kastar precis som en cykelvev så att stavarna och kolvarna tjänar samma funktion som dina ben. På en cykel, när du trampar nedåt din cykel går framåt och offset kasta kommer uppåt på andra sidan. På samma sätt, när en kolv skjuts ner av luft/bränsleförbränning, vrider den veven och skjuter upp en annan kolv, redo för nästa förbränning. Det är detta som får din bil att gå framåt. Vevaxeln är fäst vid blocket med metallstycken som kallas huvudlock. Veven är faktiskt fastklämd i blocket, inte fastsatt, med fler hylslager (kallade huvudlager) för att smörja vevens tidskrifter. De viktigaste tidskrifterna har också hål i dem som tillåter trycksatt olja från motoroljesystemet att smörja journalen och lagren.

ventiler: Portarna In och Ut

cylinderhuvudet innehåller också inlopps-och avgasventilerna. Inlopps-och avgasventilerna är metallstycken som liknar golf tees. Ventilerna fungerar som dörröppningar för inkommande luft och bränsle respektive utgående avgaser. Under 4-taktsprocessen öppnas inloppsventilerna för att tillåta luft/bränsleblandningen i förbränningskammaren och stängs sedan när kolven stiger för att komprimera blandningen. Efter att blandningen antänds och brinner, trycks kolven ner i dess borrning. På kolvens väg uppåt öppnas avgasventilerna för att släppa ut de brända gaserna och stängs sedan som förberedelse för nästa varv i motorcykeln.

för att öppna ventilerna har motorn metallpinnar som kallas kamaxlar som har speciella stötar (lober) som används för att lyfta ventilerna öppna. Kammarna vrids av ett bälte eller kedja som förbinder spinnveven till kamväxlarna; det här kallas kuggremmen eller tidkedjan. Vissa kamaxellober trycker direkt på ventilerna för att öppna dem, men de flesta gatodrivna bilmotorer arbetar indirekt genom en vipparm. En vipparm är i huvudsak en miniatyr sågsåg; ena änden av vipparmen skjuts upp av kamaxelloben vilket gör att den andra änden trycker ner på ventilspetsen för att öppna ventilen. Ventilfjädrar är bokstavligen fjädrar fästa vid ventilerna som hjälper till att hålla dem stängda när de ska stängas.

huvudet Honcho

som tidigare nämnts är cylinderhuvudet en stor metallbit som fästs på toppen av blocket och täcker cylindrarna där förbränning sker. Vanligtvis konstruerad av aluminium, innehåller huvudet också tändstift, ventiler och resten av valvetrain (ventilfjädrar, hållare, kamaxlar).

huvudet(erna) måste vridas ner till blocket för att innehålla den antända luft/bränsleblandningens rapidexpansion utan att förvränga, separera eller blåsa helt av Blockets övre del. När huvudet vrids ner till blocket skapar det ett område ovanpå varje cylinder där förbränningsenergi frigörs och fokuseras på kolven. Detta område kallas förbränningskammaren. Om du tittar på sidan av cylinderhuvudet som bultar till blocket ser du förbränningskamrarna som utrymmena i huvudet som sträcker sig upp till toppen av cylinderborrningarna. Synlig inom varje kammare är tändstiftets spets och de plana delarna av ventilerna. Det är i denna förbränningskammare att tändstiftet skapar en elektrisk båge som tänder luft/bränsleblandningen.

huvudet har också passager gjutna i det som tillåter kylvätska eller olja (beroende på vilken typ av passage det är) att cirkulera genom huvudet för att hålla det svalt och smurt. Mellan huvudet och blocket hittar du en bit metall eller kompositmaterial som har områden som skärs ut för var och en av borrningarna och var och en av passagerna som går från blocket till huvudet. Denna inklämda Bit kallas huvudpackningen.

Crazy Train

de flesta moderna motorer har en dubbel överliggande kam (DOHC) valvetrain vilket innebär att inlopps-och avgasventilerna har sina egna kamaxlar. Fördelen med att ha separata kamaxlar är att varje kam kan placeras mycket nära ventilen, vilket gör att kamens lober antingen kan fungera direkt på ventilerna eller genom en mycket liten vipparm. Detta minskar tröghetsmassan hos valvetrain till ett minimum vilket underlättar drift med hög varvtal ytterligare. Nästan alla moderna högpresterande motorer använder DOHC valvetrains för att maximera mängden tillgänglig hög rpm-effekt. Mitsubishi 4B11 som finns i EVO X och Mazda MZR 2.3 DISI som finns i MAZDASPEED3 är främsta exempel på nuvarande högpresterande DOHC-motorer.