Первый серийный автомобиль был построен в начале XX века на заводе «Форд». Первую машину собрали в 1908 году. Это был Ford Model T. Машина выпускалась до 1928 года и стала легендой.
Гениальный менеджер и механик Генри Форд всегда говорил: «Машина может быть любого цвета, если она чёрная». Он сделал основной акцент на универсальность автомобиля, полностью отторгнув индивидуальность. Именно это его и погубило.
Несмотря на универсальность устройства автомобиля Ford Model T и его простую, но надёжную функциональность, в 20-х годах у него появился конкурент в виде машин «Дженерал Моторс». Эта компания предлагала каждому покупателю уникальный автомобиль с необычным внутренним устройством.
В те времена были только механические коробки передач и слабосильные двигатели. Скорость же автомобилей редко превышала 50 миль в час. Сейчас же всё изменилось. Современные автомобили — это шедевр инженерной мысли, внутренности которого наполнены самой современной электроникой и сверхсложными системами управления.
Технические же параметры давно вышли за рамки фантастики. Сейчас разгон до 100 километров за 4 секунды — реальность, которой никого не удивишь. В то же время на рынке существуют сотни компаний, которые занимаются продажами самых разных автомобилей. Тем не менее несмотря на всё это разнообразие — общее устройство автомобилей у них очень схоже.
С чего состоит автомобиль
Безусловно, в устройство современной машины входит множество разнообразных узлов и деталей, но даже среди них можно выделить основные:
- трансмиссия,
- кузов,
- ходовая часть,
- системы управления,
- электрооборудование.
Каждый из этих элементов выполняет важную роль, которую тяжело переоценить. Чтобы понять, насколько важна правильная работа каждой детали, рассмотрим их более подробно.
Кузов
Кузов — это несущая часть в устройстве автомобиля. Именно к ней крепятся все узлы и агрегаты. Сейчас автомобильные производители стараются сделать всё возможное, чтобы подобрать максимально прочный и лёгкий композитный спав, который послужит основой изделия.
Дело в том, обычный металл весит довольно много. Увеличение веса негативно сказывается на динамике, максимальной скорости и разгоне, да и управлять тяжелым автомобилем очень непросто. В результате сейчас всё чаще используют нестандартные подходы к созданию кузовов. К примеру, применяют в конструкции углеводородное волокно.
Пожалуй, самым ярким автомобилем, где применялась данная технология, был Lykan Hypersport. Вы могли видеть эту машину в фильме «Форсаж 7». Применение углеродного волокна для создания кузова позволило сильно облегчить автомобиль, значительно повысив все его характеристики. Кстати говоря, стоимость машины составляет больше трёх миллионов.
По факту кузов — это рама, которая держит всё устройство автомобиля вместе. В то же время она должна обладать достаточной жёсткостью, чтобы выдерживать по-настоящему большие нагрузки. На скорости более 200 километров в час от её прочности зависит жизнь водителя.
Кузов, применяемый в устройстве автомобиля не только должен быть лёгким и прочным, но и иметь правильные аэродинамические формы. От того насколько эффективно корпус машины будет рассекать потоки воздуха зависит скорость и управление.
Традиционно кузов, являющийся частью устройства автомобиля можно поделить на такие элементы:
- лонжероны,
- крыша,
- тормоза,
- навесные детали,
- моторный отсек,
- днище.
Для того чтобы добиться большей жёсткости к устройству днища автомобиля приваривают усилительные элементы. Они обеспечивают повышенную прочность и большую безопасность всей конструкции.
Каждый из этих элементов связан друг с другом. Так лонжероны представляют собой одну цельную конструкцию вместе с днищем. В некоторых случаях они привариваются к нему. Главная задача этих деталей в устройстве автомобиля заключается в создании опоры для подвески.
Если же говорить про навесные детали, то сразу вспоминаются крылья. Также нельзя обойти вниманием багажник, двери и капот. Они являются навесными деталями, но очень тесно связаны с кузовом автомобиля.
Внимание! Чтобы добиться большей стабильности конструкции задние крылья привариваются к кузову, а передние делаются съёмными.
Подобные нюансы нужно учитывать, если вы хотите провести тюнинг своего железного коня. Мало того, именно к навесным деталям кузова прикрепляются детали модинга. Достаточно вспомнить тот же спойлер. Даже неоновые вставки монтируются по периметру днища.
Тюнинг корпуса даёт самый большой зрительный эффект. К тому же дополнительные элементы, вроде же бампера с низкой посадкой могут обеспечить конструкции гораздо лучшие аэродинамические качества.
Без ходовой никуда
Ходовая в устройстве автомобиля играет роль фундамента. Именно за счёт неё автомобиль может двигаться. К примеру, колёса, подвеска и мосты — это всё её элементы. Без них само движение было бы невозможным.
Система может иметь как переднюю независимую подвеску, так и заднюю зависимую. Сейчас в большинстве автомобилей используют именно первый вариант, так как он даёт наилучшую управляемость транспортного средства.
Главным отличием независимой подвески является то, что каждое колесо крепится отдельно. Мало того в устройстве автомобиля все колёса имеют собственные крепёжные системы.
Зависимая подвеска считается неким архаизмом в автомобильных кругах. Тем не менее некоторые компании в целях экономии и максимального упрощения устройства автомобиля до сих пор её используют. Тем не менее она обеспечивает высокую надёжность конструкции. Мало того, ухищрения некоторых производителей позволяют добиться по-настоящему выдающихся результатов при использовании этой устаревшей технологии.
Хочется вспомнить тот же немецкий концерн BMW. Эта компания уже на протяжении многих лет выпускает автомобили, в устройстве которых лежит именно задняя зависимая подвеска.
Тем не менее заднеприводные машины немецкого бренда славятся во всём мире. Мало того, многие водителя покупают данные автомобили с задним устройством подвески как раз из того удовольствия, которое получает водитель, сидя за рулём, этого монстра.
Внимание! Задний привод даёт возможность ощутить настоящее удовольствие от управления мощной, быстрой и хищной машины.
Обычно задняя подвеска представляет собой ведущий мост. В некоторых случаях машиностроители устанавливают жёсткую балку, и этого вполне достаточно, чтобы обеспечить оптимальную прочность конструкции.
Тормоза
Если на предыдущей детали располагался сам автомобиль и всё его устройство, то роль тормозной системы совершенно в другом. Надёжные тормоза позволяют предотвратить множество несчастных случаев и спасти миллионы человеческих жизней.
Многие автомобильные эксперты не считают нужным выделять данный элемент в устройство автомобиля. Они просто считают его частью ходовой. Тем не менее это в корне неправильно. Ведь важность тормозов в современном напряжённом трафике тяжело переоценить.
Сейчас чаще всего выделяют три элемента тормозной конструкции:
- Рабочая — позволяет управлять скоростью. Данная подсистема отвечает за постепенное уменьшение скорости вплоть до полной остановки автомобиля.
- Запасная — она нужна тогда, когда основная система в устройстве автомобиля отказывает. Обычно её делают полностью автономной.
- Стояночная — это ручной тормоз, который удерживает машину на одном месте, пока вас нет.
В современных тормозных системах используется множество дополнительных устройств, которые обеспечивают лучшую работу тормозов. Особое значение имеют разнообразные усилители и антиблокировочная системы. Эти элементы позволяют не только в несколько раз поднять эффективность системы, но и увеличить её комфортность для водителя.
Трансмиссия
Это устройство передаёт крутящий момент с вала на колёса. Конструкция состоит из следующих элементов:
- сцепления,
- шарниров,
- коробки передач,
- ведущего моста.
За счёт сцепления конструкторы в автомобиле устанавливают связь валов двигателя и коробки передач. В свою очередь КПП сильно снижает нагрузку на двигатель, увеличивая его ресурс и обеспечивая наиболее рациональный расход топлива.
Стоит признать, что за последние годы было придумано множество вариантов устройства коробки передач. Первой была МКПП. Она была изобретена вначале двадцатого века. Первая машина, на которой её установили, была всё та же легендарная модель американской компании «Форд» — Т.
С тех пор прошло около 40 лет, и в 50-х годах изобретают автоматическую коробку передач. Теперь не водитель решает, когда включить новую передачу, а гидравлическая система. Плюс такого устройства заключается в его простоте, а также плавности переключения.
Наконец, третьим витком эволюции устройства КПП становится робот. Данная коробка сочетает в себе все достоинства механики и автомата. Всё дело в том, что передачи переключает умная программа. Она до точности в несколько десятых миллисекунды определят нужно время и осуществляет переход. Как результат водитель получает огромную экономию топлива.
Важно! Также есть вариатор, но он редко где используется.
Двигатель
Пожалуй, это самая важная часть автомобиля — его сердце. От мощности данного устройства зависят в наибольшей степени скорость и динамика машины. Суть принципа работы этой детали крайне проста. Двигатель превращает тепловую энергию в электрическую за счёт сгорания топлива.
Электрооборудование и системы управления
Дело в том, что с каждым годом эти комплексы устройств автомобиля становятся всё больше связаны друг с другом. Умные системы управляют напряжением в проводке, работой аккумулятора и потреблением электроэнергии. Подобный подход превращает машины в думающие устройства, которые решают где водителю лучше всего парковаться и следят за едущими вблизи автомобилями.
Итоги
Устройство автомобиля — это сложная система, на изучение которой уходят годы. Тем не менее общую схема и предназначение всех узлов может изучить и понять даже новичок. Эти знания могут помочь как в дороге, так и в обслуживании авто.
Изобретение автомобиля в корне изменило человеческую жизнь, причем как в положительную, так и в негативную сторону. На сегодняшний день автомобиль – это не только средство передвижения, но и показатель статуса и положения в обществе.
Практически каждая семья имеет в своем распоряжении хотя бы один автомобиль, а существуют и города, где автомобилей уже давно больше чем людей.
Для того, что бы понимать, как управлять транспортным средством и как правильного его эксплуатировать нужно, знать, по крайней мере, из чего оно состоит и как работает. Каждый владелец автомобиля не раз интересовался устройством своего железного коня. Для некоторых достаточно владение базовыми знаниями, а некоторые предпочитают изучить каждую деталь автомобиля. Конечно, для того, что бы охватить все нюансы устройства автомобиля потребуется, как минимум написать книгу, а вот для того, что бы понимать основу и знать элементарное, достаточно прочитать данную статью.
Возможно для кого-то устройство автомобиля – это высшая математика, но если потратить немного времени и вникнуть в суть, все достаточно просто. Теперь обо всем по порядку.
1.Основные узлы и системы
Несмотря на то, что сегодня существует огромное количество разных марок и моделей автомобилей, практически все они устроены по одному и тому же принципу. Речь идет о легковых транспортных средствах. Схема устройства автомобиля условно делиться на несколько частей:
Кузов автомобиля или несущая конструкция. Сегодня кузов автомобиля является его основой, к которой крепятся практически все агрегаты и узлы. Кузов, в свою очередь, состоит из штампованного днища, передних и задних ланжеронов, крыши, моторного отсека и остальных навесных составляющих. Под навесными составляющими подразумевают двери, крылья, капот, крышку багажника и пр. Данное разделение достаточно условно, поскольку все детали автомобиля, так или иначе, связаны между собой;
Ходовая часть автомобиля.
Название говорит само за себя и предполагает, что ходовая часть состоит из множества узлов и агрегатов, с помощью которых автомобиль имеет возможность передвигаться. Ее основными составляющими принято считать переднюю и заднюю подвески, ведущие мосты и колеса. Также к ходовой части автомобиля относят раму, к которой также крепиться большинство агрегатов. Рама является предшественницей кузова.
С помощью ведущих мостов нагрузка передается от рамы или кузова на колеса
и наоборот. Что касается подвески, на многих автомобилях установлена подвеска по типу МакФерсон, которая значительно улучшает управление автомобилем. Существуют также независимые (каждое колесо по отдельности прикреплено к кузову) и зависимые (может быть в виде балки или ведущего моста, считается устаревшей) подвески;
Трансмиссия автомобиля. Под трансмиссией автомобиля принято считать силовую передачу. Ее основной задачей является передача крутящего момента от коленчатого вала к ведущим колесам. В свою очередь, трансмиссия также состоит из нескольких частей, в частности из коробки передач, сцепления, карданной передачи, дифференциала, полуосей и главной передачи. Последние соединены со ступицами колес;
Двигатель автомобиля.
Основной задачей и предназначением двигателя является преобразование тепловой энергии в механическую. Далее данная энергия передается через трансмиссию на колеса автомобиля;
Механизм управления. Собственно сам механизм управления состоит из тормозной системы и рулевой;
Электрооборудование автомобиля.
Ни один современный автомобиль не обходиться без электрики, основными частями которой являются аккумуляторная батарея, электропроводка, генератор переменного тока и система управления двигателем.
Это только основные части автомобиля, каждая из которых предусматривает систему в системе и порой не одну. На некоторых частях стоит остановиться детальней.
2. Краткий обзор видов моторов
Прежде всего, стоит отметить, что двигатель и мотор это одно и то же. Мотором чаще называют двигатели внутреннего сгорания или электрические. Не секрет, что двигатель служит источником энергии для передвижения транспортного средства. Большинство автомобилей предусматривает наличие двигателей внутреннего сгорания , которые условно можно поделить на:
Поршневые, в которых расширяющиеся газы во время сгорания топлива заставляют двигаться поршень, который в свою очередь приводит в движение коленчатый вал автомобиля;
В роторных двигателях те же газы приводят в движение вращающуюся деталь, собственно ротор.
Если углубляться, существует большое количество типов и подтипов двигателей. По типу топлива двигатели можно разделить на дизельные, бензиновые, газобаллонные и газогенераторные.
Также есть газотурбинные двигатели внутреннего сгорания, электрические, орбитальные, ротативные, роторно-лопастные и пр. На сегодняшний день наиболее распространенным является поршневой двигатель внутреннего сгорания.
3. Краткий обзор видов КПП
КПП или коробка передач – это одна из основных частей трансмиссии автомобиля . В основном КПП принято делить на три типа, а именно:
Механическая коробка передач. Принцип ее работы заключается в том, что водитель с помощью рычага переключает передачи, при этом постоянно следит за нагрузкой двигателя и скоростью автомобиля;
Автоматическая коробка передач исключает необходимость постоянно следить за скоростью и нагрузкой, так же не нужно постоянно пользоваться рычагом;
Роботизированная коробка передач – это полуавтоматический вид коробки передач, которая комбинирует свойства механической и автоматической коробки передач.
На самом деле видов и подвидов КПП гораздо больше. Так, различают Tiptronic (основа – автоматическая КПП с ручным переключателем скоростей), DSG (оборудована 2 сцеплениями, имеет автоматический привод переключения и представляет собой 6ти ступенчатую КПП) и вариатор (бесступенчатая трансмиссия).
4. Тормозная система
Как и следует из названия, тормозная система предназначена для снижения скорости автомобиля или полной его остановки. Состоит тормозная система из тормозных колодок, дисков, барабанов и цилиндров. Условно тормозную систему можно поделить на два типа – это рабочая (предназначена для полной остановки или снижения скорости) и стояночная (предназначена для удержания автомобиля на неровном или сложном дорожном покрытии).
Современные автомобили предусматривают установку тормозных систем, которые состоят из тормозных механизмов и гидропривода. В то время, когда вы нажимаете на педаль тормоза,в гидроприводе возникает избыточное давление, которое возникает благодаря тормозной жидкости. Это, в свою очередь, влечет срабатывание прочих тормозных механизмов.
5. Сцепление
Если говорить простыми словами, сцепление предназначено для того, что бы на короткое время разъединять двигатель от трансмиссии, а потом заново их соединять. Сцепление состоит из механизма сцепления и привода. Привод предназначен для того, что бы передавать усилия от водителя к определенному механизму. В автомобиле каждый механизм имеет свой привод, благодаря которому и приходит в действие.
Механизм сцепления – это устройство, в котором происходит процесс передачи крутящего момента посредством трения. Составляющими частями механизма сцепления являются картера, кожуха, ведущий, ведомый и нажимный диски.
Все вышеописанное – это только вершина айсберга, так как каждый из пунктов содержит еще не один десяток подпунктов. Для общего понимания устройства автомобиля вполне достаточно знать его основные узлы и агрегаты. Теперь вы точно знаете, как и почему ваш автомобиль двигается, тормозит и «кушает» бензин.
Современный автомобиль напичкан множеством примочек и апгрейдов . В этой статье мы попробуем разобраться во внутренностях автомобиля, а именно, в его устройстве и конструкции. Какие детали служат для комфорта, какие необходимы для езды, а какие – для безопасности. Ниже представлен список комплектующих, на которые можно разделить все устройства и кузовные части автомобиля:
- Несущая конструкция автомобиля.
- Трансмиссия.
- Электрооборудование.
- Двигатель.
- Система управления автомобилем.
Общие сведения об устройстве автомобиля
Несущая система автомобиля
Она является скелетом автомобиля, к которому в последующем крепятся все детали. Именно от нее зависит срок службы автомобиля, и именно на несущую систему приходятся все нагрузки, которым подвергается автомобиль во время движения. Отсюда и ценовое соотношение если определить стоимость всего автотранспорта в 100%, то 50% будет приходиться именно на эту систему. Условно ее можно разделить на несколько видов:
- Рамная несущая система. Преимущество этой системы в простоте, как производства, так и ремонта. Кроме того, рамная несущая система позволяет выпускать шасси, различные по модификации автомобиля.
- Кузовная несущая система. Данная система позволяет понизить массу автомобиля, снизить центр тяжести, а значит, повысить устойчивость при движении. Есть, конечно, у нее и недостаток – это достаточно плохая изоляция шумов извне.
- Рамно-кузовная система. Применяется исключительно на автобусах. Состоит из соединенных между собой деталей рамы и кузова. Является довольно простой при ремонте и производстве.
Важность трансмиссии
Следующий элемент, который мы рассмотрим, – это трансмиссия. Это силовая передача, осуществляющая взаимосвязь двигателя с ведущими колесами автомобиля. Различают несколько видов трансмиссии: механическая (наиболее распространена), электрическая, гидрообъемная и комбинированная. На примере механической трансмиссии рассмотрим работу различных узлов, входящих в ее состав:
- Сцепление. Главной задачей является мягкое соединение маховика, первичного вала коробки передач. В состав сцепления входят следующие составные корзина и диск сцепления, а также выжимной подшипник.
- Коробка передач. Она предназначена для преобразования крутящего момента и дальнейшая его передача к карданному валу. Двигатель усиливается за счет вторичного вала. Среди коробок передач имеется разделение на механический и автоматический вид.
- Карданный вал (для автомобилей с задним приводом), передающий крутящий момент от вторичного вала к главной передаче.
- Соединение дифференциала и главной передачи представляет собой так называемый мост, который передает силу двигателя к колесам через полуоси.
- Полуось (приводной вал) – металлический стержень с устройством сцепления с дифференциалом и ШРУСом.
- Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) осуществляет подачу силы вращения на ведущие колеса.
- Раздаточный механизм распределяет усилия двигателя по ведущим колесам. Данный узел применяется в авто с колесной формулой 4*4.
Схма электрооборудования автомобиля – ВАЗ 2109
Электрооборудование автомобиля
Далее идет электрооборудование, которое представляет собой совокупность электрических приборов и аппаратов, обеспечивающих нормальную работу двигателя. Электрическая энергия необходима для запуска автомобиля, воспламенения горючей смеси, освещения, сигнализации, дополнительной аппаратуры. В состав электрооборудования входят источники и потребители тока. Источниками электрооборудования являются:
- Генератор – служит для преобразования механической энергии, получаемой от двигателя в электрическую энергию;
- Регулятор напряжения – выполняет функцию стабилизатора, держит на постоянном уровне напряжение тока, который вырабатывается генератором при изменяющейся частоте вращений коленчатого вала двигателя;
- Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – необходим для преобразования химической энергии в электрическую энергию.
Потребителями тока являются:
- Стартер – служит для обеспечения вращения коленчатого вала частотой необходимой для пуска двигателя;
- Система зажигания – в процессе своей работы осуществляет воспламенение топлива в цилиндрах в порядке рабочего режима двигателя;
- Система освещения – вспомогательная служба, обеспечивающая работу авто в условиях пониженной видимости;
- Система сигнализации – служит для обеспечения безопасности движения автомобиля.
Следующее, что мы рассмотрим, – это двигатель. Он являет собой комплекс механизмов, которые преобразуют тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую. Двигателя делят по многим параметрам. Во-первых, по виду топлива: бензиновые и дизельные. Во-вторых, по воспламенению горючей смеси: от электрической искры и от сжатия. В-третьих, по числу цилиндров: 2-ух, 3-ех, 4-ех, 5-ти, а также 6-ти и 8-ми цилиндровые и многоцилиндровые. В-четвертых, по расположению цилиндров: рядные и V-образные. Рабочий процесс двигателей состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.
Механизмы и системы двигателя
Распределяют следующие механизмы и системы двигателя. Рабочий процесс двигателя главным образом осуществляется благодаря работе кривошипно-шатунному механизму. Открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя производится за счет газораспределительного механизма. Подачу масла к трущимся деталям двигателя производит смазочная система. Охлаждение сильно нагретых деталей двигателя происходит за счет специальной системы охлаждения, которая отводит теплоту. Система питания подготавливает горючую смесь для двигателя и обеспечивает выход из двигателя отработавших газов. Воспламенение горючей и рабочей смеси в цилиндрах двигателя происходит благодаря системе зажигания.
Работа ходовой части
Ходовая часть – это комплекс устройств, при взаимодействии которых осуществляется перемещение автомобиля по дороге. Сюда входят колеса, а также задняя и передняя подвески. Через колеса осуществляется связь транспорта с дорогой. Главными задачами колес является передвижение по поверхности и изменение направления движения. Колеса различают по типу конструкции (дисковые, бездисковые, спицевые) и по назначению (ведущие, управляемые, комбинированные, поддерживающие). Колеса автомобиля могут быть с глубокими ободами или соединительными деталями, по внешнему виду напоминающими диски и спицы. Эти самые ободья необходимы для установки пневматической шины. Именно за счет ступицы осуществляется крепление колеса к мосту и его способность вращаться. За счет подвески происходит упругая связь колес и несущей системой. Подвеска выполняет две функции. Первая – повышение безопасности движения автомобиля, а вторая – это плавный ход автомобиля.
Типы подвески
Подвески делятся на следующие типы:
- Зависимая подвеска – это когда колеса одного из мостов взаимосвязаны друг с другом посредством жесткой балки. Следовательно, при движении они взаимосвязаны.
- Независимая подвеска – это когда колеса одного из мостов не связаны между собой, а подвешены независимо по отношению друг к другу, а следовательно и перемещение любого из колес не вызывает перемещения другого. Общими частями всех подвесок являются:
- Элементы, обеспечивающие упругость;
- Элементы, распределяющие направление силы;
- Гасящий элемент;
- Элементы, стабилизирующие поперечную устойчивость;
- Крепеж.
Работа подвески
Рассмотрим их более подробно. Элементы, которые обеспечивают упругость между неровностями на дороге и кузовом автомобиля, являются, так сказать, буфером. Сюда относятся пружины, рессоры, торсины. Жесткость пружин бывает постоянной и переменной. Рессоры визуально представляют из себя несколько металлических пластин взаимно связанных между собой, а также они довольно упруги по свойствам. Торсины внешне выглядят как металлическая труба, а внутри располагаются стержни.
Устройства для распределения силы
Устройства, распределяющие направление силы, в свою очередь, выполняют несколько задач. Во-первых, крепление подвески к кузовной части автомобиля. Во-вторых, передача силы на кузовную часть автомобиля. В-третьих, правильное расположение колес по отношению к кузову в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Задачей гасящего элемента является противодействие элементам упругости, а если быть точнее, – сглаживание упругости. Стабилизационные устройства поперечной упругости распределяют боковую нагрузку автомобиля при изменении траектории движения. Все составные части подвески крепятся к кузовной основе и к опорным частям колес.
Система управления автомобилем
Под самой системой понимается совокупность устройств и механизмов, предназначенных для изменения скорости авто и изменения направления движения. Под устройствами изменения направления движения скрывается не что иное, как рулевое управление, применяющееся для нормального управления авто. Под системой изменения скорости, в свою очередь, понимается тормозная система, являющаяся главным узлом безопасности водителя и пассажиров. В комплектацию рулевой системы входят:
- Руль;
- Рулевой вал с крестовиной, который с одной стороны имеет шпицы для фиксации руля, а с другой шпицы – для крепления к рулевой колонке;
- Рулевая колонка, устройство, собранное в одном корпусе, в состав которого входит червячная ведущая шестерня и ведомая, рулевой тяги, состоящие из наконечника и маятника.
Работа рулевого механизма
Рассмотрим более детально рулевой механизм в работе: во время вращения рулевого колеса усиливается вращение червячного механизма колонки, который, в свою очередь, начинает вращать ведомую шестерню, приводящую в работу рулевую сошку. Она имеет крепление к средней рулевой тяге, а другой конец тяги соединяется с маятниковым рычагом. Он устанавливается на опоре и имеет жесткое крепление к кузову авто. От сошки с маятником отходят боковые тяги. Наконечники соединены со ступицей. Рулевая сошка, когда поворачивается, посылает усилие сразу на боковую тягу и средний рычаг. Средний рычаг, в свою очередь, дает начало действию второй боковой тяге, в результате чего ступицы поворачиваются, а, следовательно, и колеса вместе с ними. Главной задачей системы торможения является возможность управления скорость авто.
Системы торможения
Существует три варианта системы торможения: рабочая, стояночная, запасная. Основным узлом управления автомобилем и сохранения его в безопасности является рабочая тормозная система. Во избежание произвольного движения авто во время долгой стоянки на участках с наклоном дороги используют стояночный тормоз (ручник). Относительно молодой является запасная тормозная система, используемая для торможения ввиду неисправности рабочей тормозной системы. Из-за того, что пользование ручником при движении исключено, водитель с помощью рычага запасной системы с легкостью блокирует колеса, и транспорт останавливается.
Принцип действия тормозной системы
Данная система торможения может являться отдельным узлом или частью рабочей тормозной системы. Система торможения автотранспорта построена на эффекте трения. Именно вследствие трения между движущейся и находящейся в неподвижности деталью происходит такое явление, как торможение. Ниже рассмотрим непосредственно сам процесс тормоза. Во время процесса торможения возникает эффект трения между тормозными колодками и тормозным диском или тормозным барабаном, который находится в движении. Вследствие чего тормозные системы стало принято делить на дисковые и барабанные. В наше время стало принято использование результата симбиоза этих систем торможения, а именно, их сочетание. Хотя, может быть иначе, тут все зависит от решения конструкторов.
Вот, в принципе и все основные устройства и конструкции автомобиля. Конечно, можно еще много всяких мелочей и деталей упомянуть и вспомнить, но именно вышеупомянутые устройства и конструкции являются основными в автомобиле.
В наши дни практически каждый человек ездит на машине. Но вот строение автомобиля знают далеко не все. Данная статья расскажет в общих чертах, какие узлы и агрегаты входят в конструкцию транспортного средства. Рассмотрим, так сказать, строение автомобиля для чайников.
Современный рынок предоставляет огромное число моделей и марок машин, но почти все легковые автомобили строятся по одной конструкции.
Схема устройства легкового автомобиля
Любая легковая машина состоит из следующего набора частей:
- Несущая конструкция, называемая кузовом.
- Ходовая часть.
- Дизельный либо бензиновый двигатель внутреннего сгорания.
- Трансмиссия.
- Система, управляющая двигателем.
- Электрооборудование.
Беглый обзор может привести к выводу, что все достаточно просто. Но вышеперечисленные части - это лишь общее строение автомобиля. Каждый из узлов достоин того, чтобы про него была написана не просто статья, а даже книга. Но углубляться пока смысла нет, так как строение автомобиля для начинающих не подразумевает множества деталей. Далее будут описаны только те основные моменты, которые нужно обязательно знать каждому автолюбителю. Необходимо сказать, что полное незнание устройства машины может привести к серьезным затратам на ремонт и обслуживание авто в сервисных центрах.
Кузов
Это несущая часть. К ней крепятся почти все агрегаты и узлы автомобиля. Немногие знают, что самые первые модели не имели. Все было прикреплено к раме, как у мотоциклов или грузовых машин. Но в стремлении уменьшить массу и сделать строение легкового автомобиля более удобным производители заменили рамную конструкцию на кузовную. Из чего же состоит сам кузов? Его основные составляющие:
- Днище, к которому привариваются различные усиливающие элементы.
- Передние и задние лонжероны.
- Крыша машины.
- Отсек для мотора.
- Другие навесные части.
Так как кузов - пространственная конструкция, то разделение это можно назвать очень условным, ведь все детали между собой взаимосвязаны. Так, днище с лонжеронами составляет единое целое, служащее для подвески опорой. К навесным частям можно причислить двери, капот, крышку багажника и крылья.
Ходовая часть автомобиля
Данный механизм состоит из большого числа узлов и агрегатов. Именно с их помощью автомобиль способен передвигаться. Так как тут описывается строение автомобиля для чайников, нужно поближе познакомиться с «ходовкой». Из чего она состоит?
- Колеса.
- Ведущие мосты.
- Задняя и передняя подвески.
На большей части современных легковых машин установлена независимая передняя Данный тип дает возможность серьезно улучшить управляемость и комфорт транспортного средства. Каждое колесо к кузову крепится с помощью собственной системы. Зависимый тип подвесок уже давно устарел, но некоторые производители все еще его используют.
Двигатель автомобиля
Наверное, каждому известно предназначение этого узла, поэтому слишком детального описания здесь не будет. Основным предназначением является преобразование тепловой энергии, получаемой из сгоревшего топлива в механическую, передаваемую через трансмиссию на колеса машины.
Трансмиссия автомобиля
Основная функция этой части такова: она передает крутящий момент с двигательного вала на колеса автомобиля. Состоит трансмиссия из таких узлов, как:
- Ведущие мосты.
- Коробка для переключения передач.
- Сцепление.
- Карданная передача.
- Шарниры.
Сцепление необходимо для того, чтобы соединить валы двигателя и коробки передач. С его помощью обеспечивается плавная передача крутящего момента. КПП нужна для того, чтобы изменять передаточное число и снижать нагрузку на двигатель. Мост либо устанавливается в корпус коробки передач, либо служит задней балкой. В зависимости от этого автомобиль является переднеприводным или заднеприводным. соединяет коробку с мостом или колесами.
Электрическое оборудование
Состоит из следующих основных узлов:
- Аккумулятор.
- Генератор переменного тока.
- Электрическая проводка.
- Система для управления двигателем.
- Потребители электрической энергии.
Аккумулятор нужен для запуска двигателя и является источником энергии, который возобновляется. Когда двигатель не запущен, аккумулятор питает все энергопотребители автомобиля.
Генератор необходим для того, чтобы поддерживать постоянное напряжение в борт-сети и подзаряжать аккумулятор.
Проводка является множеством проводов, образующих бортовую сеть, которая соединяет между собой все потребители и источники электричества.
Система, управляющая двигателем, состоит из различных датчиков и электронного блока управления.
Потребители - это фонари, фары, система пуска и зажигания, стеклоподъемники и стеклоочистители.
Таким образом, строение автомобиля является не таким уж сложным, если не углубляться в детали. Ну а тем, кто хочет узнать более подробно обо всех деталях и узлах, рекомендуется искать специализированную литературу.
Введение
Уважаемые будущие, настоящие и вчерашние курсанты автошкол! Из личного опыта знаем: каждому, кто готовится к нелегкому жизненному испытанию под названием «водительские курсы», очень уж хочется как-нибудь «опустить» теорию и поскорее сесть за руль автомобиля, пусть даже учебного. Равно как и тем, кто уже ерзает на стуле, сидя за партой, и с тоской изучает, что такое гужевая повозка или чем велосипед отличается от мопеда.
Однако же в теоретической части есть немало полезной и интересной информации. Проблема в том, что часто в стандартных учебниках она изложена сухо и непонятно. По этой причине и родилась книга, которую вы держите в руках.
Поверьте, все, что в ней содержится, пригодится не только для сдачи зачетов и экзаменов на пути к заветной цели, но и послужит вам в будущем хорошим подспорьем. Ведь гораздо лучше «опустить» не теорию, а звание «чайника» в водительской карьере. Для этого необходимо обладать знаниями, чтобы не тратить пол-стоимости автомобиля на замену целого узла вместо одного подшипника.
К сожалению, подобный «развод на деньги» происходит сплошь и рядом.
Так что читайте, запоминайте, усваивайте, переваривайте, сдавайте экзамены, покупайте машину и становитесь настоящим водителем!
1. Общее устройство автомобиля
К транспортным средствам категории «В»
относятся автомобили, разрешенная максимальная масса которых не превышает 3500 кг
с количеством сидячих мест, помимо сиденья водителя, не более восьми.
Любой легковой автомобиль состоит из следующих элементов (рис. 1.1):
♦ двигателя;
♦ трансмиссии;
♦ ходовой части;
♦ механизмов управления;
♦ электрооборудования;
♦ дополнительного оборудования;
♦ кузова.
Двигатель – это «сердце» машины. Он сжигает топливо и преобразует тепловую энергию в механическую: заставляет вращаться коленчатый вал, затем вращение через трансмиссию передается на колеса (составляющую ходовой части ).
Так машина приводится в движение.
Рис. 1.1.
Общий вид легкового автомобиля: 1 – фара; 2 – вентилятор системы охлаждения двигателя; 3 – радиатор системы охлаждения двигателя; 4 – распределитель зажигания; 5 – двигатель; 6 – аккумуляторная батарея; 7 – катушка зажигания; 8 – воздушный фильтр; 9 – телескопическая амортизаторная стойка передней подвески; 10 – бачок омывателя ветрового стекла; 11 – коробка передач; 12 – ручка стеклоподъемника; 13 – внутренняя ручка двери; 14 – рычаг задней подвески; 15 – элемент обогрева заднего стекла; 16 – основной глушитель; 17 – задний амортизатор; 18 – задний тормоз; 19 – балка задней подвески; 20 – поперечная штанга задней подвески; 21 – топливный бак; 22 – рычаг стояночной тормозной системы; 23 – дополнительный глушитель; 24 – вакуумный усилитель тормозной системы; 25 – вал привода передних колес; 26 – передний тормоз; 27 – штанга стабилизатора передней подвески
Во время движения водитель управляет автомобилем с помощью рулевого колеса и педалей, представляющих собой механизмы управления . Он включает свет фар и указатели поворотов, то есть пользуется электрооборудованием .
При этом водитель пристегнут ремнем безопасности, ему тепло (работает обогреватель) – задействовано дополнительное оборудование .
Кузов среднестатистического легкового автомобиля состоит из моторного отсека (там находится двигатель), пассажирского салона и багажного отделения. Он же является несущей конструкцией для узлов и агрегатов автомобиля.
Современные автомобили можно классифицировать по нескольким признакам: по типу кузова, типу и рабочему объему двигателя, типу привода колес и габаритным размерам.
Классификация по типу кузова
Кузова современных легковых автомобилей разнообразны и многофункциональны, хотя, конечно, их основное предназначение – перевозка пассажиров и небольшой поклажи.
В зависимости от формы кузова и количества посадочных мест легковые автомобили делятся на следующие типы.
Седан – машина с двумя, четырьмя или даже шестью боковыми дверями. Характерные черты – моторный отсек и багажное отделение у седанов вынесены наружу, то есть изолированы от салона (рис. 1.2). Седаны, имеющие шесть боковых дверей и перегородку, отделяющую водительскую секцию салона от пассажирской, называют лимузинами .
Рис. 1.2. Седан – самый распространенный тип кузова
Купе – двухдверный кузов с одним или двумя рядами полноразмерных или укороченных сидений (есть варианты, в которых задние сиденья – детские) (рис. 1.3).
Универсал – автомобиль с дверью в задней стенке кузова. Отличается от остальных типов тем, что имеет постоянный грузовой отсек, не отделяющийся от пассажирского стационарной перегородкой (рис. 1.4).
Рис. 1.3. Купе
Рис. 1.4. Универсалы любят дачники и путешественники
Хетчбэк – гибрид седана и универсала.
В наше время довольно популярный тип кузова. Как и в универсале, в хетчбэке задний ряд сидений складывается (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Хетчбэк
Вагон – он же мини-вэн. Характерные признаки – моторный отсек и багажное отделение не выступают за пределы кузова (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Мини-вэн удобен для семейных поездок
Кабриолет – автомобиль со складывающимся верхом и опускающимися боковыми стеклами окон (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Кабриолет
Джип – все более популярный тип кузова: вытянутый вверх хетчбэк (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Джип
Пикап – закрытая кабина (одно– или двухрядная) и открытая платформа для грузов с откидным задним бортом (может иметь мягкий или жесткий верх) (рис. 1.9).
Рис. 1.9. Пикап удобен при перевозке грузов
Классификация по типу и рабочему объему двигателя
Большинство современных автомобилей оснащено двигателями, работающими на бензине или на дизельном топливе. Следовательно, по типу двигателя автомобили делятся на бензиновые и дизельные .
По рабочему объему двигателей машины классифицируются следующим образом:
♦ особо малый класс (так называемые малолитражки) – до 1,1 литра;
♦ малый класс – от 1,1 до 1,8 литра;
♦ средний класс – от 1,8 до 3,5 литра;
♦ большой класс – 3,5 литра и более.
Классификация по типу привода колес
В зависимости от того, на какую колесную ось (переднюю или заднюю) передается крутящий момент от двигателя, автомобили делятся на заднеприводные, переднеприводные и полноприводные.
Заднеприводные – автомобили, у которых крутящий момент от двигателя передается на задние колеса (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Заднеприводной автомобиль
Движение происходит по толкательному принципу: задние (ведущие) колеса толкают вперед автомобиль, а передние (ведомые) служат для изменения направления движения.
Переднеприводные – автомобили, в которых крутящий момент от двигателя передается на передние колеса, которые тащат за собой всю машину и служат для изменения направления движения (рис. 1.11).
Кстати, переднеприводной автомобиль более устойчив на дороге.
Рис. 1.11.
Переднеприводной автомобиль
Полноприводные – автомобили, в которых крутящий момент передается и на передние, и на задние колеса одновременно (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Полноприводной автомобиль: а – с раздаточной коробкой; б – с полным приводом, подключаемым автоматически; в – с постоянным полным приводом
Классификация по габаритным размерам
В современной автомобильной промышленности различают шесть европейских классов в зависимости от габаритных размеров автомобиля. Классы обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, S (или F) (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Классификация автомобилей по габаритным размерам
♦ А – мини-класс. Характеризуется длиной не более 3,6 м и шириной до 1,6 м. Такие автомобили могут быть как трех-, так и пятидверными.
♦ В – малый класс. Длина кузова – от 3,6 до 3,9 м, ширина – от 1,5 до 1,7 м.
♦ С – низший средний класс (в народе – гольф-класс или компакт-класс). Длина таких машин – от 3,9 до 4,4 м, ширина – от 1,6 до 1,75 м.
♦ D – средний класс. К этой категории относятся автомобили длиной от 4,4 до 4,7 м и шириной от 1,7 до 1,8 м.
♦ Е – высший средний класс, или бизнескласс. Это кузова от 4,6 до 4,8 м в длину и более 1,7 м в ширину.
♦ S (F) – класс люкс (представительский класс). Автомобили длиной свыше 4,8 м и шириной более 1,7 м.
2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Общее устройство и работа ДВС
Почти на всех современных автомобилях в качестве силовой установки применяется двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (рис. 2.1).
Существуют еще электромобили, но их мы рассматривать не будем.
Рис. 2.1. Внешний вид двигателя внутреннего сгорания
В основе работы каждого ДВС лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей.
При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.
ПРИМЕЧАНИЕ
В ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.
ДВС, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипношатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:
♦ питания;
♦ выпуска отработавших газов;
♦ зажигания;
♦ охлаждения;
♦ смазки.
Основные детали ДВС:
♦ головка блока цилиндров;
♦ цилиндры;
♦ поршни;
♦ поршневые пальцы;
♦ шатуны;
♦ коленчатый вал;
♦ маховик;
♦ распределительный вал с кулачками;
♦ клапаны;
♦ свечи зажигания.
Большинство современных автомобилей малого и среднего класса оснащены четырехцилиндровыми двигателями. Существуют моторы и большего объема – с восьмью и даже двенадцатью цилиндрами (рис. 2.2). Чем больше объем двигателя, тем он мощнее и тем выше потребление топлива.
Рис. 2.2. Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:
а – четырехцилиндровые; б – шестицилиндровые; в – двенадцатицилиндровые (α – угол развала)
Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы – стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 2.3). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 2.4).
Рис. 2.3. Поршень
Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превращается в механическую.
Рис. 2.4. Поршень с шатуном:
1 – шатун в сборе; 2 – крышка шатуна; 3 – вкладыш шатуна; 4 – гайка болта; 5 – болт крышки шатуна; 6 – шатун; 7 – втулка шатуна; 8 – стопорные кольца; 9 – палец поршня; 10 – поршень; 11 – маслосъемное кольцо; 12, 13 – компрессионные кольца
Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 2.5).
В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.
Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз) (см. рис. 2.3). Самое нижнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вниз и готов начать движение вверх) называют нижней мертвой точкой (НМТ) (см. рис. 2.3). А расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня .
Рис. 2.5. Коленчатый вал с маховиком:
1 – коленчатый вал; 2 – вкладыш шатунного подшипника; 3 – упорные полукольца; 4 – маховик; 5 – шайба болтов крепления маховика; 6 – вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников; 7 – вкладыш центрального (третьего) подшипника
Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ – это камера сгорания .
А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра .
В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ.
Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия , которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливо-воздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных – 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.
Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах (используется чаще). При этом 1 л. с. равна примерно 0,735 кВт.
Как мы уже говорили, работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующихся при сгорании в цилиндре топливо-воздушной смеси.
В бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания (рис. 2.6), в дизельных – от сжатия.
Рис. 2.6. Свеча зажигания
При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно: в момент сгорания горючей смеси резко ускоряется, а все остальное время замедляется.
Для повышения равномерности вращения на коленчатом валу, выходящем наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск – маховик (см. рис. 2.5). Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.
А сейчас поговорим немного подробнее о работе одноцилиндрового двигателя.
Повторим, первое действие – попадание внутрь цилиндра (в пространство над поршнем) топливо-воздушной смеси, которую приготовил карбюратор или инжектор. Этот процесс называется тактом впуска (первый такт) . Заполнение цилиндра двигателя топливо-воздушной смесью происходит, когда поршень из верхнего положения движется в нижнее. При этом к цилиндру двигателя подведены два канала: впускной и выпускной. Горючая смесь впускается через первый канал, а продукты ее сгорания выходят через второй. Непосредственно перед входом в цилиндр в этих каналах установлены клапаны. Их принцип действия очень прост: клапан – это подобие гвоздя с большой круглой шляпкой, перевернутый шляпкой вниз, которой закрывается вход из канала в цилиндр.
При этом шляпка прижимается к кромке канала мощной пружиной и закупоривает его.
Если нажать на клапан (тот самый гвоздь), преодолев сопротивление пружины, то вход в цилиндр из канала откроется (рис. 2.7).
Первый такт – впуск
Во время этого такта поршень перемещается из ВМТ в НМТ. При этом впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Через впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью до тех пор, пока поршень не окажется в НМТ, то есть его дальнейшее движение вниз станет невозможным. Из ранее сказанного мы с вами уже знаем, что перемещение поршня в цилиндре влечет за собой перемещение кривошипа, а следовательно, вращение коленчатого вала и наоборот. Так вот, за первый такт работы двигателя (при перемещении поршня из ВМТ в НМТ) коленвал проворачивается на пол-оборота.
Второй такт – сжатие
После того как топливо-воздушная смесь, приготовленная карбюратором или инжектором, попала в цилиндр, смешалась с остатками отработавших газов и за ней закрылся впускной клапан, она становится рабочей .
Теперь наступил момент, когда рабочая смесь заполнила цилиндр и деваться ей стало некуда: впускной и выпускной клапаны надежно закрыты. В этот момент поршень начинает движение снизу вверх (от НМТ к ВМТ) и пытается прижать рабочую смесь к головке цилиндра (см. рис. 2.7). Однако, как говорится, стереть в порошок эту смесь ему не удастся, поскольку преступить черту ВМТ поршень не может, а внутреннее пространство цилиндра проектируют так (и соответственно располагают коленчатый вал и подбирают размеры кривошипа), чтобы над поршнем, находящимся в ВМТ, всегда оставалось пусть не очень большое, но свободное пространство – камера сгорания. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 0,8–1,2 МПа, а температура достигает 450–500 °C.
Рис. 2.7. Процесс работы четырехтактного двигателя:
а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт рабочего хода; г – такт выпуска
Третий такт – рабочий ход
Третий такт – самый ответственный момент, когда тепловая энергия превращается в механическую. В начале третьего такта (а на самом деле в конце такта сжатия) горючая смесь воспламеняется с помощью искры свечи зажигания (рис. 2.8). Давление от расширяющихся газов передается на поршень, и он начинает двигаться вниз (от ВМТ к НМТ). При этом оба клапана (впускной и выпускной) закрыты. Рабочая смесь сгорает с выделением большого количества тепла, давление в цилиндре резко возрастает, и поршень с большой силой перемещается вниз, приводя во вращение через шатун коленчатый вал. В момент сгорания температура в цилиндре повышается до 1800–2000 °C, а давление – до 2,5–3,0 МПа.
Рис. 2.8. Искра между электродами свечи
Обратите внимание, что главная цель создания самого двигателя – это как раз и есть третий такт (рабочий ход). Поэтому остальные такты называют вспомогательными.
Четвертый такт – выпуск
Во время этого процесса впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. Поршень, перемещаясь снизу вверх (от НМТ к ВМТ), выталкивает оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал (трубопровод). Далее через систему выпуска отработавших газов, наиболее известная часть которой – глушитель, отработавшие газы уходят в атмосферу (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Фрагмент глушителя
Все четыре такта периодически повторяются в цилиндре двигателя, тем самым обеспечивая его непрерывную работу, и называются рабочим циклом .
Рабочий цикл дизельного двигателя имеет некоторые отличия от рабочего цикла бензинового. В нем во время такта впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а чистый воздух.
Во время такта сжатия он сжимается и нагревается. В конце первого такта, когда поршень приближается к ВМТ, в цилиндр через специальное устройство – форсунку, ввернутую в верхнюю часть головки цилиндра, – под большим давлением впрыскивается дизельное топливо. Соприкасаясь с раскаленным воздухом, частицы топлива быстро сгорают.
При этом выделяется большое количество тепла и температура в цилиндре повышается до 1700–2000 °C, а давление – до 7–8 МПа.
Под действием давления газов поршень перемещается вниз, и происходит рабочий ход.
Такт выпуска дизельного двигателя аналогичен такту выпуска бензинового двигателя.
Вспомогательные такты (первый, второй и четвертый) совершаются за счет кинетической энергии тщательно сбалансированного массивного чугунного диска, закрепленного на валу двигателя – маховика, о котором также шла речь выше. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах двигателя при его пуске, а также позволяет ему преодолевать кратковременные перегрузки, например, при трогании автомобиля с места. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Во время третьего такта (рабочего хода) поршень через шатун, кривошип и коленчатый вал передает запас инерции маховику. Инерция помогает ему осуществлять вспомогательные такты рабочего цикла двигателя. Из этого следует, что при тактах впуска, сжатия и выпуска поршень ходит в цилиндре именно за счет энергии, отдаваемой маховиком. В многоцилиндровом двигателе порядок работы цилиндров устанавливается таким образом, чтобы рабочий ход хотя бы одного поршня помогал осуществлять вспомогательные такты и плюс ко всему вращал маховик.
А теперь подведем итоги: совокупность последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя и обеспечивающих его непрерывную работу, называется рабочим циклом. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых происходит за один ход поршня или за пол-оборота коленчатого вала. Полный рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала.