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Was macht einen Motor zuverlässig?

Es kommt darauf an, wie gut der Motor Hitze, Stress und Belastungen entgegenwirkt.

Es gibt rund 1,42 Milliarden Autos auf dem Planeten, aber nicht alle sind so zuverlässig. Einige sind alte Schläger, die kaum starten können, andere können eine Million Meilen laufen. Aber was macht all diese Autos so?Warum kann ein Auto seinen beabsichtigten Lebenszyklus kaum überleben und andere scheinen seine Besitzer zu überleben?

Die Realität dessen, was ein Auto zuverlässig macht oder was einen Motor zuverlässig macht, hängt davon ab, wie die Ingenieure, die es entwickelt haben, die Belastungen des Betriebs handhaben und abschwächen. Motoren bewältigen einige verrückte Umgebungen. Auf der einen Seite sind sie eskann unter extremen Wetterbedingungen überleben, aber was im Inneren passiert, ist ein noch härteres Klima für die Technik. Von feurigen Explosionen alle paar Sekunden bis zu heißen und kalten Zyklen mit sprudelndem Öl ist es keine leichte Aufgabe, eine Maschine mit Tausenden von Teilen für diese Umgebung zu bekommen.

Was führt dazu, dass Motoren unzuverlässig sind?

Um zu verstehen, warum bestimmte Motoren unzuverlässig sind, müssen wir zunächst die Unzuverlässigkeit definieren. Insbesondere funktionieren Motoren nicht mehr, wenn sie als durchgebrannt gelten, wenn ein Teil des Hauptmotorblocks beschädigt wird, für den entweder ein neuer Motor oder ein neuer Motor erforderlich istDer vorhandene Motor muss umgebaut werden. Motoren mit einer Lebensdauer von 1 Million Meilen können bei regelmäßiger Wartung so lange überleben, was sie äußerst zuverlässig macht. Unzuverlässige Motoren halten oft nur einige hunderttausend Meilen, bevor sie durchbrennen.

VERBINDUNG: WARUM DIESELMOTOREN MEHR DREHMOMENT MACHEN ALS BENZINMOTOREN

Motoren blasen im Allgemeinen aus einem Hauptgrund: Überhitzung. Wenn ein Motor heiß wird, verziehen sich alle Komponenten des Motors und dehnen sich aus. Ingenieure konstruieren diese Erweiterungen innerhalb eines bestimmten Bereichs, aber wenn ein Motor Temperaturen außerhalb seines beabsichtigten Bereichs erreicht.Dichtungen können durchbrennen - oder schlimmer noch - Zylinder und andere Komponenten können unter der Belastung katastrophal ausfallen.

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Wie Motoren Hitze bekämpfen

Ingenieure bekämpfen die Überhitzung von Motoren durch Kühlsysteme und Ölsysteme. Durch die Kühlung wird die Motorwärme von den Zylindern abgeführt und über das Motorkühlmittel, das in den Kanälen des Motors fließt, vom Kühler abgeleitet. Kühlsysteme sind Wärme-Managementvorrichtung. Ölsysteme sind dagegen Wärmeschutzvorrichtungen. Wenn ein Auto ordnungsgemäß geölt und geschmiert wird, kann die Reibung im Motor behindert werden, wodurch er kühler und innerhalb der Betriebstemperatur bleibt.

Rückblick auf Kühlsysteme, eine Möglichkeit, wie ein Motor werden kann unzuverlässig ist, wenn die Kühlmittelkanäle den gesamten Motor nicht effizient oder gleichmäßig kühlen. Wenn eine ungleichmäßige Kühlung in einem Motor auftritt, können verschiedene Teile aufgrund der Wärmeausdehnung unterschiedliche Größen haben, wodurch ein potenzieller Fehlerpunkt entsteht. Bei einigen unzuverlässigen Motoren ist das KühlmittelKanäle, die durch den Motor laufen, können zu klein sein, was bedeutet, dass nicht genügend Wärme vom Kühlmittel absorbiert und aus dem Block abgeführt wird. Dies kann sich verstärken, wenn sich ein Fahrzeug mit bereits schlechter Kühlung mit langsamen Geschwindigkeiten bewegt. Weil Kühlsysteme auf Kühler angewiesen sind, um sich abzuleitenDie Wärme durch Wärmeleitung mit der Luft um sie herum, wenn sich ein Auto langsamer bewegt, weniger Luft über den Kühler strömt und somit weniger Wärme abgestrahlt wird.

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Motorleistung

All dieses Gerede über Kühlmittel und Öl bringt uns zu einem der ersten Hauptmerkmale des Designs, die einen Motor extrem zuverlässig machen können: hohe Kapazität. Motoren mit hohen Kapazitäten für Öl und Kühlmittel können die thermischen Belastungen im Allgemeinen besser bewältigenStellen Sie sich vor, Sie hätten mehr Munition, um einen Feind zu bekämpfen. Wenn Motoren mehr Platz für Kühlmittel und Öl haben, haben sie mehr Feuerkraft, um sich gegen die Motoren zu wehren. Feuerkraft.

Ein GIF, das die Funktion eines 4-Takt-Motors demonstriert. Quelle : Utzonbike / Wikimedia

Es ist jedoch wichtig, diese Diskussion allgemein zu halten. Kleine Motoren können durch andere Faktoren und Anpassungen zuverlässig gemacht werden. Große Motoren sind von Natur aus nicht zuverlässiger, nur weil sie groß sind, und umgekehrt sind kleine Motoren von Natur aus nicht unzuverlässigweil sie klein sind.

Diesel vs. Benzin

Der nächste Teil der zu diskutierenden Zuverlässigkeit ist Diesel gegenüber Benzin. Dieselmotoren gelten allgemein als zuverlässige Kraftpakete, die sich gut zum Abschleppen und für Langstreckenfahrten eignen. Aber warum? Der Grund dafür liegt in der Schmierung. Dieselkraftstoff ist schmierfähiger als Benzin, dh der Kraftstoff wird in die Zylinder eingespritztEs hilft dem Öl tatsächlich, den Motor zu schmieren und die Reibung auf ein Minimum zu beschränken. Benzin hingegen enthält normalerweise Reinigungsmittel im Kraftstoff, wodurch der Kraftstoff den Motor von Öl und anderem Schmutz reinigt, während er durch den Zylinder läuft.

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Aber auch hier sind die Unterschiede zwischen Diesel- und Benzinöl keine Lösung, sondern machen einen kleinen Unterschied auf dem Weg eines Motors zur Ultra-Zuverlässigkeit aus.

Köpfe und Blöcke, Aluminium oder Eisen?

Neben der Motorkonstruktion haben fast alle Motoren einen Kopf und einen Block, die beiden Hauptteile des Motors. Zwischen diesen beiden Teilen befindet sich eine Kopfdichtung, eine sehr häufige Fehlerquelle für Motoren. Die Kopfdichtung dichtet die abVerbindung zwischen Kopf und Block, um die Kühlmittel- und Ölkanäle vor dem Verschütten in die Zylinder zu schützen. Wenn eine Kopfdichtung durchbrennt, können Kühlmittel und Öl oder sogar Kraftstoff an Stellen austreten, an denen dies nicht vorgesehen ist.

Die wichtigste Erkenntnis aus dieser Konstruktion ist, dass der Kopf und der Block zwei verschiedene Metallteile sind, was bedeutet, dass sie unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten aufweisen können. Ingenieure können im Allgemeinen einen Block oder Kopf aus Aluminium oder Gusseisen entwerfen. Beidehaben ihre Vor- und Nachteile und einige Motoren mischen und passen zu den Metallen. Gusseisen ist stärker und billiger, aber es ist auch schwer und verteilt die Wärme schlecht. Aluminium hingegen ist leicht und hat eine sehr gute Wärmeverteilung, es ist auch teurer und neigt dazuunter Hitze viel ausdehnen.

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Eine Kopfdichtung an einem Block mit sichtbaren Kühlkanälen. Quelle : Collard / Wikimedia

Einige der zuverlässigsten Motoren sind mit einem starken Gusseisenblock und einem Aluminiumkopf ausgestattet. Durch diese Konstruktion kann die Hauptstruktur des Motors stark sein, während der Kopf des Motors die gesamte Wärme abführen kann. Diese Konstruktion ist jedoch vorhandenmuss richtig gehandhabt werden, um zu funktionieren. Einige der am wenigsten zuverlässigen Motoren der Welt haben auch Aluminiumköpfe und Eisenblöcke, weil sie die Wärmeausdehnungsprobleme, die dieses Design mit sich bringt, nicht richtig behandeln.

Ein weiterer Faktor, der die Zuverlässigkeit von Motoren beeinflusst, geht über die thermischen Kräfte hinaus und befasst sich eher mit kinetischen Kräften aus der Bewegung der Kolben. In Motoren gibt es Primärkräfte, die aus der Ein- und Ausbewegung des Kolbens in a entstehenZylinder. Es gibt auch Sekundärkräfte, die die Kräfte sind, die durch das Schütteln oder Bewegen der Kolben im Zylinder von Seite zu Seite entstehen.

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Motorlayout

Die Art und Weise, wie mit diesen Kräften umgegangen wird, hängt in erster Linie von der Motorauslegung ab. Reihenvierzylindermotoren heben Primärkräfte auf, indem sich Kolbenpaare auf den gegenüberliegenden Seiten synchron auf und ab bewegen. Reihenviermotoren leiden jedoch unter einem Ungleichgewicht vonSekundärkräfte. Straight 6 Motoren Auf der anderen Seite können sowohl ihre Primär- als auch ihre Sekundärkräfte durch eine korrekte Kolbensteuerung ausgeglichen werden, was diese Konstruktion statistisch zu einer der zuverlässigsten macht.

All diese Gespräche über die spezifischen Zuverlässigkeitsmerkmale erzählen jedoch nicht die ganze Geschichte. Einer der bekanntesten und zuverlässigsten Motoren, die es je gab, ist der Toyota 2UZ. Dieser Motor ist ein V8 mit Querhobel, für den zusätzliche Gegengewichte erforderlich sindEs hat auch eine relativ geringe Ölkapazität im Vergleich zu anderen Motoren ähnlicher Größe. Schließlich hat der Motor einen Eisenblock und einen Aluminiumkopf. Auf dem Papier scheint dieser Motor nicht so zuverlässig zu sein wie einVoller Eisenblock Motor mit großer Ölkapazität. Warum funktioniert das? Weil Besitzer von Fahrzeugen mit diesem Motor dazu neigen, längere Zeiträume gleichzeitig zu fahren. Sie setzen ihre Autos weniger Motorzyklen durch.

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Motorzyklen

Diese letzte Eigenschaft, die einen Motor zuverlässig machen kann, hat weniger mit dem Motorkonzept als vielmehr mit seiner Verwendung zu tun. Ein Motorzyklus ist definiert als der Motor, der von kühl zu heiß zu wieder kühl wechselt. Einige der längsten -Dauerhafte Motoren sind solche, die in Fahrzeugen zu finden sind, die für Langstreckenfahrten verwendet werden. Dies liegt daran, dass das Fahren von Motoren über längere Strecken auf einmal weniger Motorzyklen zur Folge hat als ein Auto, das viele Stopps benötigt, um dieselbe Strecke zurückzulegen.

Es ist diese Facette, die Motorzyklen, die wirklich ein besserer Indikator für die "Laufleistung" oder den Verschleiß eines Motors ist. Zum Beispiel sind Autos, die eine Million Meilen gefahren sind, in der Regel solche, die über ihre gesamte Lebensdauer über weite Strecken gefahren wurdenAuf diese Weise verwendet, kann ein Auto mit 1 Million Meilen die gleiche Anzahl von Motorzyklen haben wie eines mit etwas mehr als 100 km.

Wenn ein Auto einen Motorzyklus durchläuft, dehnen sich die Motorteile aus, reiben aneinander und ändern ständig den Zustand. Dieses Reiben kann entstehen. Fehlerstellen im Motor. Durch gleichzeitiges Fahren über lange Strecken bleibt der Motor in einem konstant heißen Zustand, wodurch das ständige Reiben und Schleifen durch thermische Motorzyklen vermieden wird.

Was macht bestimmte Motoren zuverlässig? Es kommt auf eine clevere Technik an, die es einem Motor ermöglicht, mit thermischen Belastungen durch alle möglichen Konstruktionsmerkmale richtig umzugehen. Einige Ingenieure entwickeln Motorkonstruktionen in der Hoffnung, klug zu sein und die nächste Methode zu finden, die nach dem Setzen möglicherweise fehlschlägtin die Praxis. Motorkonstruktion ist eine Wissenschaft, die das sorgfältige Abwägen einer Vielzahl von Faktoren erfordert.

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