Устройство автомобиля: двигатель внутреннего сгорания, трансмиссия, ходовая часть, рулевое управление, тормозная система, электрооборудование

Общее устройство автомобиля

Можно предложить несколько вариантов группировки основных узлов легкового автомобиля. Мы сделали свою, не из учебников по строению авто, а сформированную интуитивным путем, так как обещали вам, что информация будет подана максимально доступно.

Итак, разделим всю систему механизмов в автомобиле на три условные части: ходовая (отвечает за движение), кузов и мотор.

1. Ходовая часть отвечает непосредственно за передвижение, за сцепление колес с дорогой и их функционирование. Колеса приводятся в движение действием крутящего момента, передающегося от мотора. Этот процесс также называется трансмиссией. Визуально ходовая система состоит из рамы, подвесок, самих колес. Процессами движения управляет руль (рулевая система) и тормозной механизм.
2. Кузов очерчивает площадь, которую занимает автомобиль в пространстве. Внутри него находится салон с местами для водителей и пассажиров (включая несколько рядов пассажирских мест, как в минивэнах и автобусах).
3. Мотор – это сердце и источник энергии в рабочей лошадке. Именно он приводит металлический агрегат в движение. Большинство легковых авто оснащены двигателями внутреннего сгорания – топливо возгорает в рабочих цилиндрах, которых обычно насчитывается минимум четыре, расположенных в один ряд.
4. Внутренние вспомогательные системы. Это система охлаждения (снижает температуру двигателя) и система смазки (обеспечивает циркулирование технической жидкости для герметизации и уплотнения соприкасающихся узлов).

Любые электронные приборы, которые устанавливаются в салоне или по периметру машины, тоже входят в устройство авто. Это световые приборы (внешние фары, освещение салона), сигнализация, климат-контроль, аудио-системы, видео-регистраторы, навигаторы и другие девайсы.

Двигатель внутреннего сгорания

Говоря просто и опуская сложные названия деталей, двигатель, сжигая топливо, вырабатывает тепловую энергию, которая трансформируется в механическую в процессе движения поршня и коленчатого вала.

После попадания искры в рабочий объем, в цилиндрах происходит сгорание топлива. Температура повышается, газы расширяются, и вырабатывается энергия тепла. Она преобразуется в механическую в результате взаимодействия с опускающимся и поднимающем поршнем, который вставлен в цилиндр. Движения поршней, в свою очередь, передают энергию коленчатому валу (узел механизмов, передающий крутящий момент). Всю эту комплексную систему, включая крепежные элементы и сцепления, также называют кривошипно-шатунным механизмом.

Для того, чтобы машина ехала, ей нужно питание. В качестве горючего чаще всего используются бензины и дизельное топливо, которые сгорают внутри цилиндровой группы двигателя после попадания в рабочее пространство искры, создаваемой свечой зажигания. За смешение топлива и воздуха в нужной пропорции, а также заполнение цилиндров отвечают карбюратор или инжектор.

Мощность двигателя измеряется в киловаттах или чаще – в лошадиных силах. Также двигатель имеет свой объем, и чем он больше, тем мощнее автомобиль. Объем двигателя колеблется от 1 до 3,5 и больше литров, мощность – от 65 до 280 л.с., показатель превышает отметку в 600, когда речь идет о премиальных авто.

Трансмиссия

Трансмиссия – это совокупность деталей, обеспечивающих передачу крутящего момента от мотора к колесному блоку автомобиля. Включает в себя:

• Сцепление - один или два диска с рычагом и пружинами, обеспечивающими своевременное подключение двигателя для передачи крутящего момента и последующее отключение его.
• Коробка передач – устройство с механизмом, обеспечивающим вариации передач крутящего момента, включая частоту вращения, обратное движение.
• Главная передача и дифференциал, служащие для фиксации крутящего момента в соответствии с номинальными возможностями двигателя и текущей дорожной ситуацией.
• Валы для принятия механического воздействия теми элементами, на которые они направлены (в данном случае колеса и шины) и карданная передача для распространения крутящего момента между валами.

Коробка передач

Коробка передач – механическая, автоматическая – заслуживает отдельного внимания. Кратко эти части трансмиссии обозначаются как МКПП и АКПП. Редко встречается «гибридный» агрегат, совмещающий 2 типа.

Механическая коробка передач оснащает отечественные автомобили и некоторые иностранные модели. Чтобы ей управлять, водителю необходимо самостоятельно нажимать на педаль сцепления. Скорость езды, текущая передача, нагрузка на мотор – все контролируется водителем. Несмотря на это, сама конструкция механизма довольно проста и интуитивно понятна.

Достоинства механической коробки передач:

1. Автомобиль с такой трансмиссией расходует минимум на 15% меньше топлива.
2. Минимальная стоимость обслуживания и ремонтных работ.
3. Высокий КПД, который позволяет использовать максимум производительности мотора без его перегрузки.
4. В случае остановки машины на оживленной трассе, есть возможность взять машину на буксир без участия эвакуатора.

Недостатки МКПП:

1. Требуется определенный опыт вождения и постоянное внимание водителя для полноценного включения сцепления.
2. Увеличенный срок переключения с одной передачи на другую.
3. Невнимательное и несвоевременное переключение скоростей изнашивают рабочие узлы.

Механизм АКПП сложнее, чем у МКПП, он габаритнее и дороже. Отсутствует педаль сцепления, а нагрузку на мотор и выбор подходящей скорости определяет сам агрегат. Это удобно для водителей, которые только-только сели за руль и не до конца уверены в своих силах. Другие плюсы трансмиссии:

1. Для перехода с одной скорости на другую требуется минимум времени, поэтому двигатель не теряет КПД.
2. Легкость в управлении.

К минусам использования АКПП можно отнести:

1. Значительно увеличенный расход горючего.
2. Небольшой срок эксплуатации до первого ремонта, быстрая изнашиваемость узлов, и сам ремонт потребует вложения средств.
3. Буксировка в форс-мажорных ситуациях происходит только с вызовом эвакуаторной машины.

Ходовая часть

Ходовая часть – это совокупность механизмов, обеспечивающих плавное движение транспортного средства на дорогах и поворотах. За езду без встрясок и вибраций отвечает подвеска – комплекс элементов машины, расположенный под корпусом авто, включающий в себя направляющие и гасящие компоненты.

Подвеска состоит из множества деталей, крупных и небольших:

• Рессоры, рычажные элементы, мосты – направляющий блок механизмов, обеспечивающий движение и поворот колес.
• Пружины и другие упругие детали, стабилизаторы и ограничители хода служат для снижения давления массы машины на ходовую часть.
• Амортизаторы нужны для плавной и безопасной езды, комфорта пассажиров на неровных дорогах и защиты ходовой конструкции от повреждений.

Различают переднюю и заднюю подвески (по расположению колес). Подвески и ходовка являются элементами шасси. Это словно «скелет» автомобиля, только расположенный под кузовом машины в горизонтальной плоскости. Представляет собой раму, на которой расположены все рессоры, ведущие мосты, ведущие оси и сами колеса.

Рулевое управление

Руль – это только видимая часть системы, которая обеспечивает движение автомобиля в нужном направлении. Управляющая система включает в себя рулевые колонку, привод и редуктор крутящего момента.

Вращение руля, которое совершает водитель, передается на колонку, представляющую собой расположенный на раме вал. Далее в сложном рулевом механизме происходит трансформация оборота руля в механическую силу, крутящую колеса. Большинство автомобилей отечественного и иностранного производства оснащены реечным передаточным механизмом. Зубчатое колесо, взаимодействуя с зубчатой рейкой, формирует силовую тягу, достаточную для обеспечения поворота колес.

Переход силовой тяги обеспечивается набором рычажных и поворотных элементов ходовой части, которые обособленно можно назвать рулевым приводом. Этот комплекс деталей отвечает за одновременное движение колес и вращение их под нужным углом.

Тормозная система

Тормозная система – одна из ключевых конструкций автомобиля, так как обеспечивает безопасность движения и своевременную остановку всей машины. Она как снижает скорость авто, так и полностью его останавливает, а также отвечает за стабильное состояние транспортного средства во время покоя, особенно при нахождении на наклонной поверхности.

Система приводится в рабочее состояние нажатием на педаль тормоза. Привод передает силовое усилие на ходовую часть. Барабанные и дисковые колодки блокируют вращение колес.

Большая часть моделей современных авто комплектуется гидравлическим приводом. Он функционирует за счет давления жидкости, которое является отличным проводником силового усилия. Гидростатический привод обеспечивает максимальную передачу импульса и быструю реакцию ходовой части, но требует постоянного обновления рабочей жидкости.

Ручной тормоз, который находится в салоне автомобиля, позволяет водителю самостоятельно зафиксировать положение транспортного средства на наклонной плоскости. Также используется в форс-мажорных обстоятельствах, когда нарушается герметичность тормозных узлов и уровень рабочей жидкости резко падает.

Электрооборудование

Современные автомобили буквально напичканы электронными девайсами для обеспечения максимального комфорта водителя и пассажиров во время движения. Это аудио- и видео-системы, кондиционеры, отопительные приборы, навигаторы, экран-проекторы. Но несколько электронных устройств являются неотъемлемой частью механики автомобиля, обеспечивающими правильное функционирование всего «организма»:

1. Аккумуляторная батарея. Является источником энергии, который участвует в запуске мотора. Отвечает за корректную работу всей электрической проводки.
2. Генератор – источник энергии для всей системы зажигания и аккумулятора. Представляет собой роторно-статорный узел, который преобразует энергию обращения коленвала в электрическое питание. Генератор снабжается регулятором напряжения.
3. Стартер обеспечивает вращение самого коленвала. Запускает движение ременным приводом. Передает валу крутящий момент, что ведет к началу работы поршней. Топливная субстанция попадает в рабочий объем и воспламеняется, заводя мотор.
4. Приборы освещения – внешние (фары) и внутренние (освещение над сидениями) источники света.
5. Сигнализация и противоугонные системы. Первые оповещают о противоправных действиях звуковыми и световыми эффектами, вторые – блокируют запуск двигателя и рулевое управление (иммобилайзеры).