Из каких основных частей состоит автомобиль. Автозапчасти от А до Я: Устройство автомобилей для новичков

Автомобиль является технически сложным устройством, состоящим из большого количества деталей, узлов и механизмов. Разбираться в них обязан каждый уважающий себя автовладелец, даже не для того, чтобы уметь самостоятельно устранить любую неисправность, которая может возникнуть в дороге, а просто для понимания принципа работы своей машины, и умения на понятном специалисту языке объяснить суть возникших проблем. Для этого необходимо знать хотя бы азы, из каких основных частей состоит авто, и как называются правильно каждая деталь.

Кузов авто

Основой любой машины является её кузов, представляющий собой корпус автомобиля, в котором размещаются водитель, пассажиры и грузы. Именно в кузове располагаются и все остальные элементы авто. Одно из главных его назначений – это защита находящихся в нём людей и грузов от воздействия внешней среды.

Несущая система автомобиля.Она является скелетом автомобиля, к которому в последующем крепятся все детали

Обычно кузов крепится на раме, но встречаются авто и с безрамной конструкцией, и тогда кузов одновременно выполняет функции рамы. Конструкция кузова автомобиля бывает:

• однообъёмная, когда в одном объёме располагаются моторный, пассажирский и грузовой отсек (примером могут служить минивэны или фургоны);
• двухобъёмная, в котором предусмотрен моторный отсек, а места для пассажиров и груза объединены в одном объёме (универсалы, хэтчбеки, кроссоверы и внедорожники);
• трёхобъёмная, где предусмотрены отдельные отсеки для каждой части кузова автомобиля – грузовой, пассажирской и моторной (пикапы, седаны и купе).

В зависимости от характера нагрузки кузов может иметь три типа:

• несущий;
• полунесущий;
• разгруженный.

Большинство современных легковых автомобилей имеет несущую конструкцию, которая воспринимает все действующие на машину нагрузки. Общее устройство кузова легкового автомобиля предусматривает наличие следующих основных элементов:

• лонжеронов, представляющих собой несущие балки в форме прямоугольной профильной трубы, они бывают передние, задние и лонжероны крыши;

Кузовная несущая система. Данная система позволяет понизить массу автомобиля, снизить центр тяжести, а значит, повысить устойчивость при движении

• стоек – элементов конструкции, поддерживающих крышу (передние, задние и средние);
• балок и поперечин, которые бывают у крыши, лонжеронов, под опорами двигателя, и каждым рядом сидений, имеется также передняя поперечина и поперечина радиатора;
• порогов и пола;
• надколёсных ниш.

Автомобильный двигатель, его виды

Сердцем авто, его главным узлом является двигатель. Именно эта часть автомобиля создаёт крутящий момент, который передаётся на колёса, заставляя машину перемещаться в пространстве. Сегодня существуют следующие основные виды автодвигателей:

• ДВС или двигатель внутреннего сгорания, который для получения механической энергии использует энергию сжигаемого в его цилиндрах топлива;
• электродвигатель, работающий от электрической энергии аккумуляторных батарей или водородных элементов (автомобили на водородных элементах сегодня уже имеются у большинства ведущих автостроительных компаний как опытные образцы и даже имеются в мелкосерийном производстве);
• гибридные двигатели, соединяющие в одном агрегате электродвигатель и ДВС, соединительным звеном между которыми выступает генератор.

Он являет собой комплекс механизмов, которые преобразуют тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую

По типу сжигаемого топлива все ДВС делятся на следующие разновидности:

• бензиновые;
• дизельные;
• газовые;
• водородные, в которых топливом выступает жидкий водород (устанавливаются лишь на опытных моделях).

По конструкции ДВС бывают:

• поршневые;
• роторно-поршневые;
• газотурбинные.

Трансмиссия

Главное назначение трансмиссии состоит передаче крутящего момент от коленчатого вала двигателя на колёса. Элементы, из которых она состоит, носят такие названия:

• Сцепление, представляющее собой два фрикционных диска, прижатых друг к другу, которые соединяют коленвал двигателя с валом редуктора. Это соединение валов двух механизмов выполнено разъёмным, чтобы, отжимая диски, можно было разорвать связь двигателя и редуктора, для переключения передачи и изменения скорости вращения колёс.

Это силовая передача, осуществляющая взаимосвязь двигателя с ведущими колесами автомобиля

• Коробка передач (или редуктор). Этот узел служит для изменения скорости и направления движения авто.
• Карданная передача, представляющая собой вал с шарнирными соединениями на концах, служащий для передачи крутящего момента задним приводным колёсам. Она используется только в заднеприводных и полноприводных машинах.
• Главная передача, расположенная на приводном мосту автомобиля. Она передаёт крутящий момент от карданного вала полуосям, изменяя направление вращения на 90о.
• Дифференциал – это механизм, служащий для обеспечения разных скоростей вращения правого и левого приводных колёс при поворотах автомобиля.
• Приводные валы или полуоси – элементы, передающие вращение колесам.

В полноприводных машинах имеется раздаточная коробка, распределяющая вращение на обе оси.

Ходовая часть

Комплекс механизмов и деталей, служащих для перемещения автомобиля и погашения, возникающих при этом вибраций и колебаний, называется ходовой частью. К ходовой части относятся:

• рама, к которой крепятся все остальные элементы ходовой части (в безрамных машинах для их крепления используются элементы кузова автомобиля);

Ходовая часть – это комплекс устройств, при взаимодействии которых осуществляется перемещение автомобиля по дороге

• колёса, состоящие из дисков и шин;
• передняя и задняя подвеска, которая служит для гашения колебаний, возникающих во время движения, и бывает рессорная, пневматическая, пружинная или торсионная, в зависимости от применяемых демпфирующих элементов;
• балок мостов, служащих для установки полуосей и дифференциалов, они имеются только в авто с зависимой подвеской.

Большинство современных легковых автомашин имеют независимую подвеску, и балки мостов у них отсутствуют.

Рулевое управление

Для нормального перемещения на автомобиле водителю необходимо совершать повороты, развороты или объезды, то есть отклоняться от прямолинейного движения, или просто контролировать свою машину, чтобы её не увело в сторону. Для этого в её конструкции предусмотрено рулевое управление. Это один из самых простых механизмов в автомобиле. Как называется часть элементов, рассмотрим ниже. Рулевое управление состоит из:

• руля с рулевой колонкой, так называется обычный вал, на котором жёстко насажено рулевое колесо;

Эти устройства состоят из рулевого управления, которое связано с передними колесами рулевым приводом и тормозами

• рулевого механизма, состоящего из зубчатой рейки и шестерни, насаженной на вал рулевой колонки, он преобразовывает вращательное движение рулевого колеса в поступательное перемещение рейки в горизонтальной плоскости;
• рулевого привода, передающего воздействие от рейки рулевого механизма колёсам, для их поворота, и включающего в себя боковые тяги, маятниковый рычаг и поворотные рычаги колёс.

В современных авто используется дополнительный элемент – усилитель руля, позволяющий водителю прилагать меньшее усилие для обеспечения поворота рулевого колеса. Он бывает следующих видов:

• механический;
• пневмоусилитель;
• гидравлический;
• электрический;
• комбинированный электрогидроусилитель.

Тормозная система

Важной частью машины, обеспечивающей безопасность управления, является тормозная система. Главное её назначение состоит в том, чтобы принудительно остановить движущееся транспортное средство. Она также используется, когда необходимо резко сбросить скорость движения авто.

Существует три варианта системы торможения: рабочая, стояночная, запасная

Тормозная система бывает следующих видов по типу привода:

• механическая;
• гидравлическая;
• пневматическая;
• комбинированная.

На современных легковых авто устанавливается тормозная система с гидроприводом, которая состоит из следующих элементов:

• педали тормоза;
• главного гидроцилиндра тормозной системы;
• заправочного бачка главного цилиндра, для заправки тормозной жидкости;
• вакуумного усилителя, имеющегося не во всех моделях;
• системы трубопроводов для переднего и заднего тормоза;
• тормозных цилиндров колёс;
• тормозных колодок, прижимаемых колесными цилиндрами к ободу колеса при торможении транспортного средства.

Тормозные колодки бывают дисковые или барабанные и имеют возвратную пружину, которая отжимает их от обода колёс при завершении процесса торможения.

Электрооборудование, которое представляет собой совокупность электрических приборов и аппаратов, обеспечивающих нормальную работу двигателя

Электрооборудование

Одна из наиболее сложных систем легковых авто с множеством самых разных элементов и соединяющих их проводов, опутывающих весь корпус автомобиля, – это электрооборудование, которое служит для обеспечения электроэнергией всех электротехнических устройств и электронной системы. Электрооборудование включает в себя следующие устройства и системы:

• аккумуляторную батарею;
• генератор;
• систему зажигания;
• световую оптику и систему освещения салона;
• приводы электродвигателей вентиляторов, стеклоочистителей, стеклоподъёмников и других устройств;
• обогрев стёкол и салона;
• всю электронику автоматической коробки передач, бортового компьютера и защитных систем (ABS, SRS), управления двигателем и других;
• гидроусилитель руля;
• противоугонную сигнализацию;
• звуковой сигнал.

Это неполный перечень устройств, входящих в электрооборудование авто и потребляющих электроэнергию.

Устройство кузова автомобиля и всех его составных частей необходимо знать каждому водителю, чтобы поддерживать машину всегда в исправном состоянии.

Екатеринбург

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ.. 2

ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ ОСНОВНЫХ ТИПОВ.. 2

ИНДЕКСАЦИЯ (ОБОЗНАЧЕНИЕ) АВТОМОБИЛЕЙ.. 2

ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ.. 2

ВИДЫ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ.. 2

ТИПАЖ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРИЦЕПОВ.. 2

РОТОРНО – ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВАНКЕЛЯ.. 2

УСТРОЙСТВО РОТОРНО – ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ.. 2

АВТОМОБИЛИ С РПД ВАНКЕЛЯ.. 2

НАЗНАЧЕНИЕ, ТИПЫ, ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОНСТРУКЦИЙ ВАРИАТОРОВ.. 2

НАЗНАЧЕНИЕ, ТИПЫ, ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО АНТИБЛОКИРОВОЧНЫХ СИСТЕМ ТОРМОЗОВ 2

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ В ШИНАХ.. 2

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 2

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Автомобиль состоит из трех частей:

3) двигатель

Кузов автомобиля предназначен для размещения грузов, водителя и пассажиров. У грузовых автомобилей кузов включает кабину и грузовую платформу. У легковых автомобилей кузов представляет собой несущую пространственную систему, так как является одновременно помещением для пассажиров и груза, а также основанием для крепления двигателя, агрегатов трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.

Рис – 1 кузов легкового автомобиля

Рис – 2 кузов грузового автомобиля

Шасси – это совокупность агрегатов трансмиссии, ходовой части и механизмов управления

Рис – 3 шасси автомобиля

Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих вращающий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.
Трансмиссия состоит из:

1) сцепления

2) коробки перемены передач

3) главной передачи

4) карданной передачи (для заднеприводных автомобилей)

5) дифференциала

6) привода колес (полуосей, шарниров равных угловых скоростей)

Рис – 4 схема трансмиссии

Сцепление необходимо для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и для плавного их соединения при трогании с места.

Рис – 5 сцепление

Коробка перемены передач предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен.

Рис – 6 коробка перемены передач

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля.
С этой целью главную передачу выполняют из конических шестерен. В зависимости от числа шестерен главные передачи разделяют на одинарные конические, состоящие из одной пары шестерен, и двойные, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен.

Одинарные конические, в свою очередь, подразделяют на простые и гипоидные передачи.

Рис – 7 типы главной передачи:
1 - ведущая коническая шестерня, 2 – ведомая коническая шестерня,
3 - ведущая цилиндрическая шестерня, 4 - ведомая цилиндрическая шестерня.

Одинарные конические простые передачи применяют преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. В этих передачах ведущая коническая шестерня 1 соединена с карданной передачей, а ведомая 2 с коробкой дифференциала и через механизм дифференциала с полуосями. (Рис – 7 а)
Для большинства автомобилей одинарные конические передачи имеют зубчатые колеса с гипоидным зацеплением. Гипоидные передачи по сравнению с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость. Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен. (Рис – 7 б)
Двойные главные передачи (Рис – 7 в) устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и повышения передаваемого крутящего момента.

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу.

Рис – 8 карданная передача

Дифференциал служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.

При движении автомобиля на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.

Неодинаковые пути проходят колеса при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на автомобиле.

Рис – 9 дифференциал

Привод колес обеспечивает передачу крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам.

Рис – 10 шарнир равных угловых скоростей

Рис – 11 полуось

Ходовая часть предназначена для перемещения автомобиля по дороге с определенным уровнем комфорта без тряски и вибраций. Ходовая часть автомобиля состоит из несущего основания (кузов или рама) передней и задней подвески и колес.

Подвеска - это система устройств для упругой связи остова автомобиля с его колесами, гасит колебания кузова, смягчает и поглощает удары колес о неровности дороги. Она бывает зависимой и независимой.

На автомобилях устанавливают дисковые колеса с пневмати­ческими шинами. В результате сцепления ведущих колес с грун­том их вращательное движение преобразуется в поступательное движение автомобиля. По назначению колеса делят на ведущие, управляемые ведомые и комбинированные (одновременно ведущие и управляемые).


Рис – 12 ходовая часть автомобиля

Рулевое управление предназначено для изменения направле­ния движения автомобиля посредством поворота передних колес.
Рулевой механизм осуществляет передачу усилия от водителя к рулевому приводу и облегчает поворот рулевого колеса. Различают несколько типов рулевых механизмов: червяк – ролик, рейка – сек­тор и винт – гайка.

Рулевой механизм типа червяк – ролик. Его применяют на не­ которых автомобилях среднего класса, имеющих механическое ру­левое управление.

Рис – 13 рулевой механизм червяк – ролик

Рулевой механизм типа винт - гайка. Такой механизм применя­ют при механическом или гидромеханическом управлении. Меха­ническое управление используется на автомобилях малого класса, а на автомобилях средней и большой грузоподъемности применя­ют рулевое управление с гидроусилителем.

Рис – 14 рулевой механизм винт - гайка
Основной частью его является картер 1, имеющий форму цилиндра. Внутри цилиндра размещены поршень - рейка 10 с жестко закрепленной в нем гайкой 3. Гайка имеет внутреннюю нарезку в виде полукруглой канавки, куда заложены шарики 4. Посредством шариков гайка зацеплена с винтом 2, который, в свою очередь, соединен с рулевым валом 5. В верхней части картера к нему крепится корпус 6 клапана управления гидроусилителем. Управляющим элементом в клапане является золотник 7. Исполнительным механизмом гидроусилителя служит поршень-рейка 10, уплотненный в цилиндре картера с помощью поршневых колец. Рейка поршня соединена нарезкой с зубчатым сектором 9 вала 8 сошки.
Вращение рулевого вала преобразуется передачей рулевого механизма в перемещение гайки - поршня по винту. При этом зубья рейки поворачивают сектор и вал с закрепленной на нем сошкой, благодаря чему происходит поворот управляемых колес. При работающем двигателе насос гидроусилителя подает масло под давлением в гидроусилитель, вследствие чего при совершении поворота усилитель развивает дополнительное усилие, приклады­ваемое к рулевому приводу. Принцип действия усилителя основан на использовании давления масла на торцы поршня - рейки, которые создают дополнительную силу, передвигающую поршень и облегчающую поворот управляемых колес.

Рулевой механизм сектор – рейка.

Рис – 15 сектор рейка

Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм включает шестерню и рулевую рейку. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой. Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.

Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям. В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.

Тормозная система

Для снижения скорости движения, остановки и удержания в не­ подвижном состоянии автомобили оборудуют тормозной систе­мой. Различают следующие виды тормозных систем: стояночную, которая служит для удержания машины на склоне, и рабочую, необходимую для снижения скорости движения машины и ее полной остановки с необходимой эффективностью. Тормозная система состоит из тормозных механизмов и их при­вода. Наибольшее рас­пространение получили фрикционные тормоза, принцип действия которых основан на использовании сил трения между неподвиж­ными и вращающимися деталями. Фрикционные тормоза могут быть барабанными и дисковыми. В барабанном тормозе силы тре­ния создаются на внутренней цилиндрической поверхности вра­щения, а в дисковом на боковых поверхностях вращающегося диска.

Гидравлическая тормозная система

Рис – 16 гидравлическая тормозная система

1 - тормозной механизм переднего колеса;

2 - трубопровод контура «левый передний - правый задний тормозные механизмы»;

3 - главный цилиндр гидропривода тормозных механизмов;

4 - трубопровод контура «правый передний - левый задний тормозные механизмы»;
5 - бачок главного цилиндра;
6 - вакуумный усилитель;

7 - тормозной механизм заднего колеса;

8 - упругий рычаг привода регулятора давления;

9 - регулятор давления;
10 - рычаг привода регулятора давления;
11 - педаль тормозной системы

Действует тормозная система следующим образом. Когда водитель нажимает ногой на тормозную педаль, перемещаемый ею поршень в главном тормозном цилиндре выжимает жидкость в колесные тормозные (рабочие) цилиндры через вакуумный усили­тель. Размещенные в рабочих цилиндрах поршни под действием жидкости прижимают колодки колесного тормоза к барабану ко­леса и замедляют его вращение.
Гидровакуумный усилитель облегчает управление тормозами автомобиля, используя разрежение (вакуум), возникающее во вса­сывающем трубопроводе двигателя. Усилитель при торможении увеличивает давление в системе на 4,5... 5,0 МПа.

Пневматическая тормозная система

Рис – 17 пневматическая тормозная система

Устройство тормозной системы с пневматическим тормозным приводом автомобиля ЗИЛ-130 входят:
- тормозные механизмы задних 4 и передних 14 колес,
- компрессор 1,
- баллоны 3 для хранения сжатого воздуха,
- тормозные камеры задних 5 и передних 13 колес,
тормозной кран 10,

Тормозная педаль 11,
- манометры 2,
- соединительные трубопроводы и шланги 9,
- трубопровод 6,
- разобщительный кран 8
- соединительная головка 7 для подвода воздуха к тормозной системе прицепа.

Принцип работы: компрессор 1 засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и подает в стальные баллоны 3, где он хранится под давлением 0,7-0,9 МПа. При нажатии водителем на тормозную педаль в тормозном кране открывается впускной клапан и сжатый воздух из баллонов по трубопроводам и шлангам поступает в тормозные камеры 5 и 14 и через них воздействует на колесные тормозные механизмы, затормаживая колеса.

Чтобы продолжить движение, водитель отпускает тормозную педаль, поступление воздуха к тормозным камерам прекращается, а имевшийся там воздух удаляется через выпускной клапан тормозного крана в атмосферу.

Двигатель
Двигатель - устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу.
На автомобилях устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгора­ет внутри цилиндра. Действие ДВС основано на использовании свойства газов к рас­ширению при нагревании.

Рис – 18 рядный четырех цилиндровый двигатель в разрезе

Рис – 19 V образный восьми цилиндровый двигатель

Автомобильные двигатели различают:

По способу приготовления горючей смеси с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, га­зовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели);

По роду применяемого топлива - бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе);

По способу охлаждения - с жидкостным и воздушным ох­лаждением;
- по расположению цилиндров – рядные, V- образные оппозитные;
- по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси - с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Основные механизмы двигателя:
- Кривошипно - шатунный механизм преобразует прямолинейное движение поршней во вра­щательное движение коленчатого вала.

Механизм газораспределения управляет работой клапа­нов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух или горючую смесь в цилиндры, сжимать их до определен­ного давления и удалять оттуда отработавшие газы.

Основные системы двигателя:

Система питания служит для подачи очищенного топлива и воздуха в цилиндры, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндров.
- Система питания дизеля обеспечивает подачу дозированных порций топлива в определенный момент в распыленном состоя­нии в цилиндры двигателя.
- Система зажигания она служит для воспламене­ния рабочей смеси в цилиндрах двигателя в определенный мо­мент.
- Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.
- Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгора­ния от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепло­вой режим.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Рис – 20 такты четырехтактного двигателя

Рабочий цикл 4-х тактного двигателя состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю (НМТ). При этом с помощью кулачков распределительного вала открывается впускной клапан, через который в цилиндр засасывается топливная смесь.

При обратном ходе поршня (из НМТ в ВМТ) происходит сжатие топливной смеси, сопровождающееся ростом ее температуры.

Перед самым концом сжатия между электродами свечи загорается искра, поджигающая топливную смесь, которая, сгорая, образует горючие газы, толкающие поршень вниз. Происходит рабочий ход, при котором совершается полезная работа.

После перехода поршня к НМТ открывается выпускной клапан, позволяя двигающемуся вверх поршню вытолкнуть отработавшие газы из цилиндра. Происходит выпуск. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется снова.

Автомобиля не претерпело принципиальных изменений. Однако, благодаря достижениям технического прогресса, за этот период были значительно усложнены практически все автомобильные системы, основные узлы и агрегаты автомобиля. Индустрия автомобилестроения продолжает двигаться вперед с каждым днем, и благодаря этому у современных авто постоянно повышаются показатели экономичности и мощности двигателя, растет скорость, совершенствуется дизайн. Автомобили, сходящие с современных конвейеров, оснащены сложными компьютерными системами и элементами автоматизации, которые еще те же сто лет назад могли восприниматься разве что как «умные машины» из научно-фантастической литературы.

В этой статье мы рассмотрим основные агрегаты и узлы автомобиля. Разумеется, любой автолюбитель, сдавший экзамен на получение водительских прав, имеет представление о главных системах работы транспортного средства, но «повторение – мать учения» – и поэтому данный материал послужит полезной памяткой автовладельцу.

В автомобилестроении наиболее распространены три конструктивные схемы – переднеприводная, заднеприводная и полноприводная (в последней ведущими являются все колеса). Тремя основными узлами, которые обеспечивают работу автомобиля, являются двигатель, шасси и кузов. Сейчас мы подробно рассмотрим принципы работы этих узлов.

Двигатель

В роли источника механической энергии, благодаря которой автомобиль способен передвигаться, выступает двигатель – жизненный центр, «сердце» любого транспортного средства. Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется двигателем в энергию механическую, которая в свою очередь создает крутящий момент на валу двигателя. Именно крутящий момент и приводит в движение транспортное средство.

Расположен двигатель обычно в передней части машины, хотя бывают и исключения (например, Porshe, Ferrari, Lamorghini и наш «Запорожец»). , в котором находится двигатель, называется моторным отсеком.

Механическая энергия от двигателя к ведущим колесам передается при помощи трансмиссии (подробнее об этом устройстве будет рассказано ниже). Термин «силовая установка» обозначает конструктивное объединение трансмиссии и двигателя в единое целое. Основные разновидности автомобильных двигателей различаются в зависимости от вида энергии, которая преобразуется двигателем в механическую.

Наиболее распространенными являются:

• двигатель внутреннего сгорания (аббревиатура – ДВС);
• электродвигатель;
• гибридные силовые установки (комбинированные двигатели, работающие на нескольких видах энергии).

Самый популярный двигатель – внутреннего сгорания – преобразует химическую энергию горящего топлива в механическую работу. Поршневый, роторно-поршневый, газотурбинный – все это ДВС. Наибольшим спросом в наши дни пользуется поршневый двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе (бензин, дизель или природный газ).

Автомобили, приводящиеся в движение электродвигателями, называют электромобилями. Для возникновения электрической энергии в данном случае используются такие источники как топливные элементы или аккумуляторные батареи. Главным недостатком электромобиля, конечно, является малая емкость источника электроэнергии и, как следствие, небольшой запас хода.

В объединены двигатель внутреннего сгорания и электрический двигатель. Их рабочая связь осуществляется при помощи генератора. Энергия на ведущие колеса в гибридном автомобиле передается двумя способами:

• последовательно (ДВС –> генератор –> электрический двигатель –> колесо);
• параллельно (ДВС –> трансмиссия –> ДВС и колесо –> генератор –> электрический двигатель –> колесо).

Отметим, что параллельная работа гибридной силовой установки является более предпочтительной, нежели последовательная.

Шасси

Совокупность агрегатов, передающая механическую энергию от двигателя к ведущим колесам, называется шасси. Кроме того, шасси служит для придания движения автомобиля и управления им. В состав шасси входят три группы механизмов: трансмиссия, ходовая часть авто и система управления.

К системе трансмиссии относятся , главная передача, сцепления, карданные передачи и дифференциалы, полуоси, ШРУС (шарниры равных угловых скоростей), карданный вал. У полноприводных машин, где ведущими являются все колеса, к трансмиссии относятся также и раздаточные коробки.

Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. Помимо этого она служит для изменений крутящего момента в зависимости от смены условий, в которых происходит движение автомобиля.

Движущей силой транспортного средства является сила тяги. Она возникает в результате взаимодействия ведущих колес автомобиля с дорогой. Работа машин с двигателем внутреннего сгорания невозможна без наличия трансмиссии – она устанавливается на всех автомобилях, в том числе грузовых и легковых, на автобусах, и даже на… велосипедах. Да, велосипед также оснащен трансмиссией простейшего устройства – цепной передачей. Между прочим, первые автомобили также были оборудованы цепной передачей в трансмиссии.

Кстати, для того, чтобы определить количество ведущих колес, можно воспользоваться так называемой «колесной формулой», которая выглядит, например, как «4х2» или «4х4». Первая цифра в этой формуле обозначает общее количество колес, а вторая – число колес ведущих.

Рассмотрим некоторые устройства, входящие в систему трансмиссии.

Для временного отключения двигателя от трансмиссии (ведущих колес), а также для их плавного соединения при работающем моторе, служит сцепление. Сцепление задействуется, когда автомобиль трогается с места, а также в момент переключения передач.

Крутящий момент, передаваемый на ведущие , по необходимости изменяется при помощи коробки переключения передач (КПП). Помимо этого коробка переключения передач используется при движении задним ходом. Также работа КПП необходима для отключения двигателя от трансмиссии (вернее – от ведущих колес) во время движения «накатом» и при длительной стоянке автомобиля.

Крутящий момент передается между валами, расположенными под определенным углом. Этот угол способен изменяться в процессе движения автомобиля. А передается крутящий момент устройством, которое носит название карданная передача. На заднеприводных автомобилях, где двигатель установлен в задней части кузова, а также у переднеприводных машин карданная передача отсутствует.

В заднеприводных трансмиссиях используется карданный вал, поскольку в автомобилях с задним приводом двигатель располагается достаточно далеко от ведущих колес.

А вот шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), которые в просторечии называются среди автолюбителей «гранатами», устанавливаются исключительно на автомобилях с передним приводом.

Главная передача необходима для осуществления увеличения крутящего момента и его передача на полуоси машины под прямым углом. Полуоси, в свою очередь, служат для передачи крутящего момента на ведущие колеса.

Дифференциалом называется специальный механизм, который используется для того, чтобы ведущие колеса транспортного средства вращались с разными скоростями (в случаях, когда это необходимо – например, при движении по ухабистой дороге или на поворотах).

Современные требования к трансмиссиям чрезвычайно высоки. Трансмиссии последних поколений должны быть простыми по своей конструкции, но при этом иметь большой коэффициент полезного действия (КПД), а также передавать высокий крутящий момент. Помимо этого, трансмиссия должна быть небольших размеров и быть крайне надежной, чтобы не дать внезапного сбоя в самый неподходящий момент. Еще одним из главных требований автовладельцев к трансмиссии является ее бесшумность в процессе работы.

Следующая группа механизмов, входящая в систему шасси – это ходовая часть автомобиля. Внешне она напоминает тележку и состоит из рамы, мостов (переднего и заднего), подвески (с и рессорами) и колес. Если кузов транспортного средства является несущим – это подразумевает отсутствие рамы. В этом случае все агрегаты крепятся непосредственно к кузову. Как правило, это относится к автобусам и легковым автомобилям.

Для поддерживания кузова служат автомобильные мосты – передний и задний. Вертикальная нагрузка, благодаря мостам, передается на колеса.

Упругую связь мостов (колес) с кузовом устанавливает подвеска. Подвеска представляет собой совокупность устройств, которые связывают кузов и колеса автомобиля. Одна из основных миссий подвески – это преобразование воздействия дороги на автомобиль в наиболее допустимые и комфортные колебания колес и кузова. При этом автомобиль должен не только быстро набирать скорость при разгоне, но и не менее быстро замедлять ход до момента полной остановки.

Помимо прочего машина должна быть устойчивой и «послушной» в управлении. Для достижения всех этих целей и служит подвеска, конструкцией которой определяется безопасность при движении, а также прочие основные эксплуатационные свойства автомобиля. Важно также помнить о том, что подвеска влияет и на сцепление. Надежное сцепление колес с поверхностью дороги зависит не только от – но и от передаваемой на колеса нагрузки. А изменение вертикальной нагрузки на колеса, в свою очередь, определяется работой амортизаторов и прогибом рессор. Соответственно, в результате уменьшения вертикальной нагрузки, сцепление колес с поверхностью дороги снижается.

В легковых автомобилях подвеска состоит из таких основных типов устройств как:

• направляющие устройства (к ним относятся стойки, растяжки, рычаги, тяги);
• упругие элементы (пружины, пневморессоры, листовые рессоры и др.);
• гасящие устройства (гидравлические амортизаторы);
• устройства управления и регулирования (например, регуляторы крена и высоты, и прочее).

Колеса, также входящие в систему ходовой части автомобиля, осуществляют связь транспортного средства с дорогой.

Таким образом, ходовая часть транспортного средства используется для объединения колес и устройств крепежа к кузову, обеспечивая движение машины при помощи ведущих колес.

Последняя, третья группа механизмов, относящаяся к шасси – это система управления автомобилем. К этим устройствам относятся:

• система рулевого управления, которая служит для изменения направления движения машины;
• тормозная система, которая предназначается для замедления скорости автомобиля, его остановки и удержания в неподвижном состоянии во время стоянки.

Рассмотрим эти системы более подробно.

При изменении положения руля меняется угол поворота колес. За этот процесс отвечает рулевое управление автомобиля. Работа рулевого управления заключается в том, что если, например, руль поворачивается вправо, то и колеса автомобиля также поворачиваются в правую сторону – причем, чем большим будет градус поворота руля, тем на больший угол повернутся управляемые колеса.

Современное рулевое управление автомашины должно работать точно и надежно, ведь если эта система неисправна – автомобиль становится полностью неуправляемым. Когда поворачивается руль, колеса должны без задержки поворачиваться на определенный угол, который должен точно соответствовать углу поворота рулевого колеса. Состоит из привода и рулевого механизма. Современные рулевые механизмы делятся на три типа: «червяк-ролик», «винт-гайка» и «рейка-сектор». Все они относятся к механическим, однако в последнее время крупные автомобильные концерны планируют замену механического рулевого управления на электронное. В электронном рулевом управлении не будет механических приводов и тяг – их полностью заменит блок управления, который будет поворачивать колеса в соответствии с поворотом руля при помощи электромоторов.

Одной из наиболее важных и ответственных систем автомобиля является его тормозная система. От ее исправности и качественной работы зачастую зависит жизнь водителя и пассажиров. Тормозная система автомобиля состоит из целого ряда компонентов и деталей, служащих для замедления движения машины и для ее полной остановки. Тормоза также нужны для того, чтобы, например, удержать автомобиль в неподвижном состоянии на склоне. В принципе тормозная система транспортного средства делится на две системы – рабочую и стояночную. Рабочая система необходима для снижения скорости и остановки автомобиля, а стояночная удерживает машину на неровной поверхности. К деталям тормозной системы относятся диски, цилиндры, барабаны, тормозные колодки и приводы. Основная часть современных автомобилей оборудована так называемыми фрикционными тормозами. Их работа базируется на использовании силы трения неподвижной детали о подвижную (колодки, например, трутся о тормозной диск или барабан).

Кузов

Основа автомобиля, к которой крепятся все его агрегаты и узлы – это кузов. От состояния кузова зависит внешний вид авто, его обтекаемость, безопасность и комфорт в процессе вождения. В кузове размещаются водитель, пассажиры и грузы (багаж). По своему исполнению это достаточно сложное и металлоемкое изделие – поэтому почти половину стоимости машины составляет именно цена кузова (это же, кстати, можно сказать и о весе автомобиля). Кузов стандартных современных легковых автомобилей состоит из пассажирского салона, багажника и моторного отсека. Изготавливается он из стали, алюминия и стекла, а вот вспомогательными материалами для его изготовления являются грунтовка, краска, резина, утеплитель и многое другое. Кстати, в наши дни существуют даже такие модели автомашин, кузова которых изготовлены из специального прочного пластика.

Конструкция кузова легкового авто может быть разной: двухдверный кабриолет, – все зависит от фантазии производителя и ожиданий клиента. Однако главное предназначение любого кузова – это обеспечение безопасности, как пассивной (для водителя и пассажиров; предотвращение ДТП), так и активной (для окружающих; уменьшение тяжести ДТП). Кроме размещения водителя, пассажиров и багажа, кузов также несет функцию несущего элемента. К кузову крепятся двигатель, все агрегаты трансмиссии и ходовой части, механизмы управления, дополнительное оборудование. Помимо прочего, на кузове замыкается «минус» автомобильной электроцепи.

Видео — общие сведения об устройстве автомобиля

Заключение!

Необходимо помнить, что при появлении очагов коррозии кузов может прийти в полную негодность буквально за пару лет – а это значит, что в негодность придет и весь автомобиль, т.к. в данном случае будет логичней купить новую машину, чем менять кузов. Поэтому нужно обязательно проводить и удалять ржавчину, если она появляется на кузове вашего авто.

• Новости
• Практикум

Исследование: автомобильные выхлопы — не главный загрязнитель воздуха

Как подсчитали участники энергетического форума в Милане, более половины выбросов СО2 и 30% вредных для здоровья твёрдых частиц попадает в воздух вовсе не из-за работы двигателей внутреннего сгорания, а из-за отопления жилого фонда, сообщает La Repubblica. В настоящее время в Италии 56% построек относится к самому низкому экологическому классу G, причем...

Дороги в России: не выдержали даже дети. Фото дня

В последний раз этот участок, расположенный в небольшом городке Иркутской области, ремонтировали 8 лет назад. Дети, чьи имена не называются, решили исправить данную проблему самостоятельно, чтобы можно было кататься на велосипедах, передает портал «УК24». О реакции местной администрации на фотографию, которая уже стала настоящим хитом в сети, не сообщается. ...

АвтоВАЗ выдвинул в Госдуму собственного кандидата

Как сказано в официальном сообщении АвтоВАЗа, В. Держак проработал более 27 лет на предприятии и прошел все этапы становления карьеры - от рядового рабочего до мастера. Инициатива выдвижения представителя трудового коллектива АвтоВАЗа в Госдуму принадлежит коллективу предприятия и была озвучена 5 июня во время празднования дня города Тольятти. Инициативу...

В Сингапуре появятся беспилотные такси

Во время испытаний на дороги Сингапура выйдут шесть модифицированных Audi Q5, способных передвигаться в автономном режиме. В прошлом году такие автомобили беспрепятственно преодолели путь от Сан-Франциско до Нью-Йорка, сообщает Bloomberg. В Сингапуре беспилотники будут двигаться по трем специально подготовленным маршрутам, оборудованных необходимой инфраструктурой. Протяженность каждого маршрута составит 6,4 ...

Названы регионы России с самыми старыми автомобилями

При этом самый молодой автопарк числится в Республике Татарстан (средний возраст - 9,3 года), а самый старый - в Камчатском крае (20,9 года). Такие данные в своем исследовании приводит аналитическое агентство «Автостат». Как оказалось, помимо Татарстана, лишь в двух российских регионах средний возраст легковых автомобилей менее...

В Хельсинки запретят личные автомобили

Для того, чтобы воплотить столь амбициозный план в реальность, власти Хельсинки намерены создать максимально удобную систему, в которой границы между личным и общественным транспортом будут стёрты, сообщает Autoblog. Как рассказала специалист по транспорту мэрии Хельсинки Соня Хейккиля, суть новой инициативы довольно проста: у горожан должна быть...

Лимузин для президента: раскрыты очередные подробности

Сайт Федеральной патентной службой продолжает оставаться единственным открытым источником информации об «автомобиле для президента». Сначала НАМИ запатентовал промышленные модели двух автомобилей - лимузина и кроссовера, которые являются частью проекта «Кортеж». Затем намишники зарегистрировали промышленный образец под названием «Панель приборов автомобиля» (скорее всего, именно...

Внедорожник GMC превратили в спорткар

телье Hennessey Performance всегда славилось своим умением щедро добавлять дополнительных скакунов «прокачиваемому» автомобилю, но в этот раз американцы явно поскромничали. GMC Yukon Denali мог бы превратиться в настоящего монстра, благо, что 6,2-литровая «восьмерка» позволяет это сделать, но мотористы Hennessey ограничились достаточно скромным «бонусом», увеличив мощность мотора...

Mitsubishi скоро покажет туристический внедорожник

Аббревиатура GT-PHEV расшифровывается как Ground Tourer, автомобиль для путешествий. При этом концептуальный кроссовер должен провозгласить «новую концепцию дизайна Mitsubishi - Dynamic Shield». Силовой агрегат Mitsubishi GT-PHEV - это гибридная установка, состоящая из трех электродвигателей (один - на передней оси, два - на задней), чтобы...

Вы можете задать интересующие вас вопросы по теме представленной статьи, оставив свой комментарий внизу страницы. Вам ответит заместитель генерального директора автошколы «Мустанг» по учебной работе Преподаватель высшей школы, кандидат технических наук Кузнецов Юрий Александрович

Часть 1. ДВИГАТЕЛЬ И ЕГО МЕХАНИЗМЫ

Двигатель является источником механической энергии.

На подавляющем большинстве автомобилей применяется двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания классифицируются:

По роду применяемого топлива:

Легкие жидкие (газ, бензин),

Тяжелые жидкие (дизельное топливо).

Бензиновые двигатели

Бензиновые карбюраторные. Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи .

Бензиновые инжекторные Смесеобразование происходит путём впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих форсунок ( инжектор ов). Существуют системы одноточечного и распределённого впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осуществляется плунжерно — рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных же системах смесеобразование осуществляется под управлением электронного блока управления (ЭБУ) впрыском, управляющим электрическими бензиновыми вентилями.

Газовые двигатели

Двигатель сжигает в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии. Чаще всего газовые двигатели работаю на пропане, но есть и другие, работающие на попутных (нефтяных), сжиженном, доменных, генераторных и других видах газообразного топлива.

Принципиальное отличие газовых двигателей от бензиновых и дизельных в более высокой степени сжатия. Применение газа позволяет избежать излишнего износа деталей, так как процессы сгорания топливовоздушной смеси происходят более правильно, благодаря исходному (газообразному) состоянию топлива. Также газовые двигатели более экономичны, так как газ стоит дешевле нефти и легче добывается.

К несомненным преимуществам двигателей на газе стоит отнести безопасность и бездымность выхлопа.

Сами по себе газовые двигатели редко выпускаются серийно, чаще всего они появляются после переделки традиционных ДВС, путем оборудования их специальным газовым оборудованием.

Дизельные двигатели

Специальное дизельное топливо впрыскивается в определенный момент (не доходя до верхней мертвой точки) в цилиндр под высоким давлением через форсунку. Горючая смесь образуется непосредственно в цилиндре по мере впрыска топлива. Движение поршня внутрь цилиндра вызывает нагрев и последующее воспламенение топливовоздушной смеси. Дизельные двигатели являются низкооборотными и характеризуются высоким вращающим моментом на валу двигателя. Дополнительным преимуществом дизельного двигателя является то, что, в отличие от двигателей с принудительным зажиганием, он не нуждается в электричестве для работы (в автомобильных дизельных двигателях электрическая система используется только для запуска), и, как следствие, менее боится воды.

По способу воспламенения:

От искры (бензиновые),

От сжатия (дизельные).

По числу и расположению цилиндров:

Рядные,

Оппозитные,

V - образные,

VR - образные,

W - образные.

Рядный двигатель

Этот двигатель известен с самого начала автомобильного двигателестроения. Цилиндры расположены в один ряд перпендикулярно коленчатому валу.

Достоинство: простота конструкции

Недостаток: при большом количестве цилиндров получается очень длинный агрегат, который невозможно расположить поперечно относительно продольной оси автомобиля.

Оппозитный двигатель

Горизонтально-оппозитные двигатели отличаются меньшей габаритной высотой, чем двигатели с рядным или V-образным расположением цилиндров, что позволяет снизить центр тяжести всего автомобиля. Легкий вес, компактность конструкции и симметричность компоновки уменьшает момент рыскания автомобиля.

V-образный двигатель

Чтобы уменьшить длину двигателей, в этом двигателе цилиндры расположены под углом от 60 до 120 градусов, при этом продольные оси цилиндров проходят через продольную ось коленчатого вала.

Достоинство: относительно короткий двигатель

Недостатки: двигатель относительно широк, имеет две раздельные головки блока, повышенная стоимость изготовления, слишком большой рабочий объем.

VR-двигатели

В поисках компромиссного решения исполнения двигателей для легковых автомобилях среднего класса пришли к созданию VR-двигателей. Шесть цилиндров под углом 150 градусов образуют относительно узкий и в целом короткий двигатель. Кроме того, такой двигатель имеет только одну головку блока.

W-двигатели

В двигателях W-семейства в одном двигателе соединены два ряда цилиндров в VR-исполнеии.

Цилиндры каждого ряда размещены под углом 150 один к другому, а сами ряды цилиндров расположены под углом 720.

Стандартный автомобильный двигатель состоит из двух механизмов и пяти систем.

Механизмы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм,

Газораспределительный механизм.

Системы двигателя

Система охлаждения,

Система смазки,

Система питания,

Система зажигания,

Система выпуска отработавших газов.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм состоит:

Блока цилиндров с картером,

Головки блока цилиндров,

Поддона картера двигателя,

Поршней с кольцами и пальцами,

Шатунов,

Коленчатого вала,

Маховика.

Блок цилиндров

Является цельнолитой деталью, объединяющей собой цилиндры двигателя. На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала, к верхней части блока, как правило, крепится головка блока цилиндров, нижняя часть является частью картера. Таким образом, блок цилиндров является основой двигателя, на которую навешиваются остальные детали.

Отливается как правило — из чугуна, реже — алюминия.

Блоки, изготовленные из этих материалов, отнюдь не равноценны по своим свойствам.

Так, чугунный блок наиболее жёсткий, а значит — при прочих равных выдерживает наиболее высокую степень форсировки и наименее чувствителен к перегреву. Теплоёмкость чугуна примерно вдвое ниже, чем алюминия, а значит двигатель с чугунным блоком быстрее прогревается до рабочей температуры. Однако, чугун весьма тяжёл (в 2,7 раза тяжелее алюминия), склонен к коррозии, а его теплопроводность примерно в 4 раза ниже, чем у алюминия, поэтому у двигателя с чугунным картером система охлаждения работает в более напряжённом режиме.

Алюминиевые блоки цилиндров лёгкие и лучше охлаждаются, однако в этом случае возникает проблема с материалом, из которого выполнены непосредственно стенки цилиндров. Если поршни двигателя с таким блоком сделать из чугуна или стали, то они очень быстро износят алюминиевые стенки цилиндров. Если же сделать поршни из мягкого алюминия, то они просто «схватятся» со стенками, и двигатель мгновенно заклинит.

Цилиндры в блоке цилиндров могут являться как частью отливки блока цилиндров, так и быть отдельными сменными втулками, которые могут быть «мокрыми» или «сухими». Помимо образующей части двигателя, блок цилиндров несет дополнительные функции, такие как основа системы смазки — по отверстиям в блоке цилиндров масло под давлением подается к местам смазки, а в двигателях жидкостного охлаждения основа системы охлаждения — по аналогичным отверстиям жидкость циркулирует по блоку цилиндров.

Стенки внутренней полости цилиндра служат также направляющими для поршня при его перемещениях между крайними поло-жениями. Поэтому длина образующих цилиндра предопределяется величиной хода поршня.

Цилиндр работает в условиях переменных давлений в надпорш-невой полости. Внутренние стенки его соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500—2500°С. К тому же средняя скорость скольжения поршневого комплекта по стенкам цилиндра в автомобильных двигателях достигает 12— 15 м/сек при недостаточной смазке. Поэтому материал, употребляемый для изготовления цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок повышенной жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой стойкостью против других возможных видов износа

В соответствии с этими требованиями в качестве основного материала для цилиндров применяют перлитный серый чугун с не-большими добавками легирующих элементов (никель, хром и др.). Применяют также высоколегированный чугун, сталь, магниевые и алюминие-вые сплавы.

Головка блока цилиндров

Является второй по значимости и по величине составной частью двигателя. В головке расположены камеры сгорания, клапаны и свечи цилиндров, в ней же на подшипниках вращается распределительный вал с кулачками. Так же, как и в блоке цилиндров, в его головке имеются водяные и масляные каналы и полости. Головка крепится к блоку цилиндров и, при работе двигателя, составляет с блоком единое целое.

Поддон картера двигателя

Закрывает снизу картер двигателя (отливается как единое целое с блоком цилиндров) и используется как резервуар для масла и защищает детали двигателя от загрязнения. В нижней части поддона имеется пробка для слива моторного масла. Поддон крепится к картеру болтами. Для предотвращения утечки масла между ними устанавливается прокладка.

Поршень

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления.

Поршень подразделяется на три части, выполняющие различные функции:

Днище,

Уплотняющая часть,

Направляющая часть (юбка).

Форма днища зависит от выполняемой поршнем функции. К примеру, в двигателях внутреннего сгорания форма зависит от расположения свечей, форсунок, клапанов, конструкции двигателя и других факторов. При вогнутой форме днища образуется наиболее рациональная камера сгорания, но в ней более интенсивно происходит отложение нагара. При выпуклой форме днища увеличивается прочность поршня, но ухудшается форма камеры сгорания.

Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. В уплотняющей части поршня располагаются компрессионные и маслосъёмные кольца.

Расстояние от днища поршня до канавки первого компрессионного кольца называют огневым поясом поршня. В зависимости от материала, из которого сделан поршень, огневой пояс имеет минимально допустимую высоту, уменьшение которой может привести к прогару поршня вдоль наружной стенки, а также разрушению посадочного места верхнего компрессионного кольца.

Функции уплотнения, выполняемые поршневой группой, имеют большое значение для нормальной работы поршневых двигателей. О техническом состоянии двигателя судят по уплотняющей способности поршневой группы. Например, в автомобильных двигателях не допускается, чтобы расход масла из-за угара его вследствие избыточного проникновения (подсоса) в камеру сгорания превышал 3% от расхода топлива.

Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.

Для изготовления поршней применяются серые чугуны и алюминиевые сплавы.

Чугун

Достоинства: Поршни из чугуна прочны и износостойки.

Благодаря небольшому коэффициенту линейного расширения они могут работать с относительно малыми зазорами, обеспечивая хорошее уплотнение цилиндра.

Недостатки: Чугун имеет довольно большой удельный вес. В связи с этим область применения чугунных поршней ограничивается сравнительно тихоходными двигателями, в которых силы инерции возвратно движущихся масс не превосходят одной шестой от силы давления газов на днище поршня.

Чугун имеет низкую теплопроводность, поэтому нагрев днища у чугунных поршней достигает 350—400 °C. Такой нагрев нежелателен особенно в карбюраторных двигателях, так как он служит причиной возникновения калильного зажигания.

Алюминий

Подавляющее большинство современных автомобильных двигателей имеют алюминиевые поршни.

Достоинства:

Малая масса (как минимум на 30 % меньше по сравнению с чугунными);

Высокая теплопроводность (в 3-4 раза выше теплопроводности чугуна), обеспечивающая нагрев днища поршня не более 250 °C, что способствует лучшему наполнению цилиндров и позволяет повысить степень сжатия в бензиновых двигателях;

Хорошие антифрикционные свойства.

Шатун

Шатун — деталь, соединяющая поршень (посредством поршневого пальца ) и шатунную шейку коленчатого вала . Служит для передачи возвратно-поступательных движений от поршня на коленчатый вал. Для меньшего износа шатунных шеек коленчатого вала между ними и шатунами помещают специальные вкладыши, которые имеют антифрикционное покрытие .

Коленчатый вал

Коленчатый вал — детальсложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов , от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент .

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов.

Основные элементы коленчатого вала

Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике , размещённом в картере двигателя.

Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).

Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.

Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала, на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.

Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала, соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.

Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Маховик

Массивный диск с зубчатым венцом. Зубчатый венец необходим для запуска двигателя (шестерня стартера входит в зацепление с шестерней маховика и раскручивает вал двигателя). Также маховик служит для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала.

Газораспределительный механизм

Предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси и выпуска отработавших газов.

Основными деталями газораспределительного механизма являются:

Распределительный вал,

Впускные и выпускные клапана.

Распределительный вал

По расположению распределительного вала выделяют двигатели:

С распредвалом, расположенным в блоке цилиндров (Cam-in-Block);

С распредвалом, расположенным в головке блока цилиндров (Cam-in-Head).

В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях).

Составной частью распредвала являются его кулачки , количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной возвратной пружины.

Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и одной парой клапанов на цилиндр обычно имеют один распределительный вал (в случае четырёх клапанов на каждый цилиндр, два), а V-образные и оппозитные — либо один в развале блока, либо два, по одному на каждый полублок (в каждой головке блока). Двигатели, имеющие 3 клапана на цилиндр (чаще всего два впускных и один выпускной), обычно имеют один распредвал на головку блока, а имеющие 4 клапана на цилиндр (два впускных и 2 выпускных) имеют 2 распредвала в каждой головке блока.

Современные двигатели иногда имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, что позволяет более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах.

Клапана

Клапан состоит из плоской головки и стержня, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапаны делают значительно больше, чем диаметр выпускного. Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горючими отработавшими газами и нагреваются до 600 - 800 0 С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок из жаростойкого чугуна, которые называются седлами.

Принцип работы двигателя

Основные понятия

Верхняя мертвая точка - крайнее верхнее положение поршня в цилиндре.

Нижняя мертвая точка - крайнее нижнее положение поршня в цилиндре.

Ход поршня - расстояние, которое поршень проходит от одной мертвой точки до другой.

Камера сгорания - пространствомежду головкой блока цилиндров и поршнем при его нахождении в верхней мертвой точке.

Рабочий объем цилиндра - пространство, освобождаемое поршнем при его перемещении из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Рабочий объем двигателя - сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. Выражается в литрах, поэтому часто называется литражом двигателя.

Полный объем цилиндра - сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.

Степень сжатия - показывает во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Компрессия -давление в цилиндре в конце такта сжатия.

Такт - процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня.

Рабочий цикл двигателя

1-ый такт - впуск . При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (смесь топлива с воздухом).

2-ой такт - сжатие . Поршень под действием коленчатого вала и шатуна перемещается вверх. Оба клапана закрыты и горючая смесь сжимается.

3-ий такт - рабочий ход . В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется (от сжатия в дизельном двигателе, от искры свечи в бензиновом двигателе). Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал.

4-ый такт - выпуск . Поршень перемещается вверх, и через открывшийся выпускной клапан выходят наружу отработавшие газы.

В наше время жизнь без автомобиля невозможно представить. Это уже давно не роскошь, а простое средство передвижения, надежный друг и помощник, который придет на выручку в трудной ситуации. Однако с ростом количества автомобилей у населения увеличивается число владельцев, совершенно не понимающих в его устройстве. Однако знать устройство автомобиля для начинающих просто необходимо, хотя бы для саморазвития и общей эрудиции, а также для того, чтобы не попасть впросак в автосервисе в попытках на пальцах объяснить, что именно случилось с машиной в случае поломки.

Несмотря на величайшее многообразие, все машины, по сути, одинаковы, а значит, и общее устройство автомобиля можно рассмотреть на обобщенном примере.

Из чего состоит автомобиль

Любые легковые машины имеют в своем составе следующие компоненты:

• двигатель
• трансмиссия
• ходовая часть
• электрооборудование
• кузов

Именно в таком порядке всегда рассматривается автомобиль в любом учебнике по автомеханике, и этому есть причина: эти узлы расположены в порядке значимости.

Двигатель

Двигатель легкового автомобиля – главная его часть. Он приводит в движение само транспортное средство и попутно снабжает энергией обслуживающие агрегаты. Располагается двигатель почти всегда спереди, но иногда встречается и заднее его расположение (в основном на спортивных машинах). Самым распространенным на сегодня является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – в нем сгорает топливо, преобразуя тепловую энергию в кинетическую (вращение). Двигатели бывают бензиновыми, дизельными и газовыми. В этих трех случаях разница заключается только в типе используемого топлива и особенностях рабочего цикла мотора. Кстати, можно дизельный двигатель и на Ниву поставить. Есть еще автомобильные электрические двигатели, но их меньшинство, несмотря на несомненные плюсы.

Крутящий момент двигателя должен быть реализован максимально эффективно, ведь при медленной езде двигатель не может работать медленно, а при быстром движении – быстро. Трансмиссия преобразует скорость вращения двигателя, замедляя или ускоряя его. Трансмиссия – это сцепление, коробка передач и главная передача с дифференциалом.

Сцепление служит для того, чтобы механически разъединить колеса и двигатель, когда движение машины не требуется. Коробка передач позволяет ехать с разной скоростью при одних и тех же оборотах мотора. Она бывает механической (ручной) и автоматической. В первом случае передачи включаются самим водителем при помощи специального рычага, во втором передачи выбираются автоматически в зависимости от скорости езды и нагрузки на автомобиль. Второй вариант позволяет сделать управление проще, однако само устройство такого агрегата намного сложнее. Главная передача направляет крутящий момент непосредственно к колесам, а дифференциал позволяет им вращаться с разной скоростью (это нужно в основном в поворотах).

Также состав трансмиссии может меняться в зависимости от типа привода. Двигатель может вращать только передние, только задние или все колеса вместе. В первом случае вращение от главной передачи идет через полуоси сразу к передним колесам. Во втором случае (если двигатель спереди) в состав трансмиссии добавляется специальный карданный вал, ведущий к задним колесам через всю машину. На полноприводных автомобилях (джипах и кроссоверах) после коробки передач устанавливается еще одна, раздаточная коробка, которая распределяет вращение между передними и задними колесами.

Ходовая часть

В ее состав входят узлы, непосредственно связанные с движением – подвеска, колеса, тормозные механизмы. Подвеска автомобиля служит для сглаживания реактивных моментов, возникающих при проезде неровностей, иначе говоря, она делает езду мягче и плавнее. Кроме того, подвеска устраняет и уменьшает крены и наклон кузова при проезде поворотов, удерживая автомобиль в заданном горизонтальном положении. В состав подвески входят амортизаторы и пружины, а также различные рычаги и шарниры. От характеристик подвески зависит плавность хода и общее поведение на дороге. Тормозные механизмы служат для замедления движения и остановки автомобиля в различных ситуациях. Они расположены непосредственно рядом с колесами.

Электрооборудование

Электрооборудование является очень важной системой оснащения. В наше время, когда электронных помощников все больше и больше, роль электрооборудования становится все выше. В самом общем варианте оно состоит из аккумулятора, генератора, систем зажигания, освещения, контрольных приборов. Так как различные системы потребляют очень много электричества, двигатель при своей работе вращает генератор, обеспечивающий всех потребителей, а также заряжает аккумулятор, который служит для запуска мотора.

Кузов

Кузов – это, грубо говоря, металлическая коробка, в которую установлены все вышеперечисленные агрегаты. Кузов вместе с навесными деталями (двери, капот, крылья) формируют внешний облик автомобиля и защищают водителя, пассажиров и все узлы от атмосферных воздействий. Практически все современные легковые автомобили оснащаются несущими кузовами, т.е. на него установлены все составляющие, в отличие от грузовиков, например, где используется рама – специальный элемент, к которому крепится двигатель, кабина, кузов, подвеска и т.д. Использование несущего кузова позволяет значительно, на 10-20% уменьшить общий вес.

Конечно, более полное представление об устройстве машины могут дать многочисленные картинки и книги, однако общих теоретических знаний в большинстве случаев вполне достаточно, чтобы понять, к примеру, что проблемы с электрооборудованием могут быть причиной того, что «троит двигатель», а стуки и грохот при проезде неровностей указывают на неисправности в подвеске. Поэтому устройство автомобиля для «чайников», несмотря на сложность систем и обилие автосервисов, в сложной ситуации всегда сможет помочь.