Из чего состоит ваша машина

В течение последних ста лет устройство 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.

Каждый автолюбитель должен быть знаком с принципами работы основных узлов автомобиля

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»). Фрагмент кузова, 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).

Двигатель – «жизненный центр» автомобиля

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 гибридной силовой установке 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 коробки переключения передач, 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.

Трансмиссия обеспечивает способность автомобиля к движению

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 колеса транспортного средства, 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.

Благодаря КПП изменяется крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса 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 амортизаторами 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.

Подвеска легкового автомобиля

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 протекторов шин – 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.

Схема работы системы рулевого управления автомобиля

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 рулевое управление 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.

От исправной работы тормозов зависит безопасность водителя и пассажиров

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.

Для долгосрочной службы кузову необходима своевременная антикоррозийная обработка

Конструкция кузова легкового авто может быть разной: двухдверный кабриолет, четырехдверный седан – 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 антикоррозийную обработку и удалять ржавчину, если она появляется на кузове вашего авто.