Ликбез для начинающих: строение автомобиля

Автомобиль перестал быть чудом. И это, с одной стороны, печально, а с другой стороны — прекрасно, потому что он настолько слился нашей непростой жизнью, что мы не мыслим без автомобиля ни дня в каких-бы то ни было ситуациях. В трудные моменты автомобиль приходит на помощь, автомобиль дарит незабываемые минуты покорения скорости и заставляет бурлить кровь, порой он завораживает своей оригинальностью, а порой поражает возможностями. Строение автомобиля еще для многих может оказаться табула раса, но мы постараемся восполнить этот досадный пробел. В меру своих скромных сил разберем конструкцию автомобиля для начинающих, чтобы после этого радиатор не путался с акселератором, а гипоидная передача с передачей сигналов из космоса.

На фото автомобиль, который сегодня уже не воспринимается, как восьмое чудо света

Автомобиль для чайников. Терминология

Правильные термины — это ключ к пониманию конструкции любого устройства, особенно такого сложного, как автомобиль. Термины — это язык автомобиля. Без них просто никуда. В автомобиле нет:

• пимпочек;
• болтиков и гаечек;
• хреновин;
• дырочек;
• шпунтиков;
• и прочих глупостей.

Колесики, палочки и тому подобные стучалки, царапалки и крутилки остались в детском саду. В автомобиле просто так ничего не давит, не выезжает и не прячется, это замкнутая система и само по себе здесь ничего не происходит. В автомобиле все взаимосвязано, как в любой замкнутой системе.

Видеоурок по теме «Автомобиль для чайников»

Теперь о сокращениях и аббревиатурах. Уважайте автомобиль. Удивительная тяга к сокращениям, доставшаяся нам от отечественных коммунистических предков, вносит только непонимание и разночтения. ГПУ, КПСС, ОБХСС, КГБ и ВКПБ не имеют ничего общего с головкой блока цилиндров, которую стараются переименовать в гбц, шарнир равных угловых скоростей, ставший шрусом, прочие дурацкие сокращения вроде «обороты хх», дмрв, кшм, цпг могут использоваться только в узкопрофильной литературе для общения в узком кругу инженеров или в популярной литературе для запутывания публики.

Конечно, автослесарь с опытом работы 30 лет может себе позволить назвать раздаточную коробку раздаткой, а полуось привода переднего колеса в комплекте с шарниром равных угловых скоростей от Форд Фокус 2 «гранатой от Фокуса». Разница в том, что он понимает, о чем говорит, а публика — нет. После этого ищут под капотом Форда осколочные гранаты. Есть общепринятые сокращения — КПП, любому второкласснику понятно, что речь идет о коробке передач, а не о коалиции патологических психопатов, к примеру.

Автомобиль — замкнутая система и в нем само по себе ничего не происходит

И еще несколько уточнений, касающихся терминологии:

• Деталь — это изделие, выполненное из одного куска материала определенным способом. Деталь неразъемная по определению. Базовая деталь — это деталь, с которой начинается сборка узлов, механизмов и агрегатов.
• Узел — несколько деталей, соединенные между собой любым способом: резьбовым, сварным или заклепочным.
• Механизм — это подвижное соединение узлов и деталей, производящее определенные, заранее запрограммированные действия.
• Агрегат — это несколько механизмов, узлов и деталей, собранных в одном корпусе на основе базовой детали.
• Система — это несколько агрегатов, узлов и механизмов, которые путем взаимодействия выполняют определенную функцию.

Теперь можно перейти к рассмотрению устройства автомобиля. В картинках, конечно.

Как устроен двигатель автомобиля

Какой бы ни был высокотехнологичный и современный автомобиль, сам ехать он не может. Только с горки, и то не с каждой. Как ни странно, первым претендентом на роль движущей силы в автомобиле выступило электричество. Причем настолько успешно, что электромобили уверенно лидировали и по техническим показателям, и по удобству в эксплуатации. Более того, первый рекорд скорости на суше принадлежит именно электромобилю. В 1899 году рыжим бельгийцем Камилем Жентаци был установлен абсолютный рекорд скорости в 105,7 км/ч. Так что если бы не нефтяные магнаты, ездили бы мы на электромобилях.

Тем не менее, история распорядилась по-другому. Двигатель внутреннего сгорания вытеснил бесшумный и динамичный электромотор. Современный автомобильный двигатель внутреннего сгорания — это преобразователь энергии химической реакции сгорания топлива в механическую энергию, благодаря которой автомобиль может двигаться. Бензин и дизельное топливо — два основных источника энергии для автомобиля. Топливо сгорает в камере сгорания, приводя в движение поршни. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала, а дальше — дело техники. Осталось заставить колеса крутиться, но об этом позже.

Двигатель во время работы выделяет слишком много тепла, поэтому металл, из которого он сделан, может потерять свои свои свойства. Для того, чтобы мотор не расплавился во время работы, придумали систему охлаждения. Она устроена таким образом, что двигатель или обдувается встречным воздухом, тогда такая система называется воздушной, или охлаждается жидкостью. В этом случае систему называют жидкостной. Жидкостная система охлаждения более эффективна, но несравнимо сложнее воздушной. Радиатор — главный герой этой системы и он всегда на виду. Вплоть до середины ХХ века пробки радиаторов выполняли в виде логотипов фирм-производителей или устанавливали логотипы прямо на решетке радиатора, что и делают до сих пор.

Для того, чтобы двигатель не плавился от работы, была придумана система охлаждения

Система питания автомобильного двигателя обеспечивает подачу горючего в камеры сгорания, дозирует его и смешивает с воздухом. Этим непростым делом занимаются карбюраторы или форсунки. Сейчас на легковых автомобилях наиболее распространены бензиновые двигатели с впрыском топлива. На грузовых машинах продолжают устанавливать дизельные двигатели. Но это не значит, что дизелей нет на легковых машинах. Технологии последних 30 лет позволили сделать дизельный мотор не менее экономичным и компактным, чем бензиновый, поэтому каждая модель легкового автомобиля, как правило, имеет дизельную модификацию.

Для того, чтобы топливо загорелось, кто-то должен его поджечь. Это не касается дизельных моторов, потому что там солярка загорается автоматически, под давлением, и в этом дизельный мотор в какой-то степени проще. В бензиновых моторах все обстоит совсем по-другому. Поджечь топливо, как оказалось, целая история. Причем поджечь его вовремя. Этим и занимается система зажигания. Бензиновый мотор работает корректно только тогда, когда искра подается в камеру сгорания в строго определенный момент. Сложность состоит в том, что для образования искры необходимо несколько тысяч вольт напряжения. Но и с этим инженеры справились остроумно — кратковременные высоковольтные импульсы вырабатывает маленькая электростанция — катушка зажигания. А распределяет ток высокого напряжения по цилиндрам распределитель — трамблер. Для образования искры под воздействием импульса высокого напряжения служат свечи зажигания.

В принципе, мотор, который мы только что придумали, уже может крутиться, но шуметь он будет так, что нас выселят из города. Именно по этой причине и был изобретен глушитель — подавитель звуков, которыми грешит мотор при работе. В каждом из цилиндров происходят взрывы топлива по сто раз в секунду. Естественно, что слушать такую канонаду приятно не каждому, да и вредно это, по правде говоря. Вежливые парни из гаража Панар-Левассор еще в начале века пытались предотвратить конфликтные ситуации с горожанами, поэтому прикрутили к своему грохочущему автомобилю кусок трубы. С развитием автомобиля развивался и глушитель. Пик эволюции глушителей звука двигателей пришелся на середину ХХ века. Тогда, благодаря стараниям инженеров Шевроле, добились практически бесшумного выхлопа. Да и сегодня появляются всякие катализаторы и лямбда-зонды для уменьшения уровня шума и выброса вредных газов.

Трансмиссия и ходовая часть

Ну вот, наш двигатель крутится и даже не шумит. Осталось придумать, куда его поставить и как всем этим управлять. Инженеры устанавливают двигатель на шасси. Это целый комплекс агрегатов и узлов, которые обеспечивают непосредственно движение и управление им. Шасси автомобиля состоит из несущей силовой системы, которая держит все агрегаты вкупе, ходовой части, трансмиссии и органов управления.

Трансмиссия автомобиля состоит из КПП, сцепления и механизма вращения от КПП на ведущий мост

Двигатель на шасси мы установили, но для того, чтобы передать крутящий момент на ведущие колеса, необходима трансмиссия. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, механизм передачи вращения от коробки передач на ведущий мост и главная передача, которая связана напрямую с ведущими колесами. Сцепление нам пригодится для того, чтобы временно отключать мотор от ведущих колес во время переключения передач и при торможении. При торможении двигатель будет только мешать, а при переключении передач он не даст шестерням коробки передач по-человечески зацепиться между собой. Сцепление состоит из ведущего и ведомого диска, а также привода, при помощи которого мы можем его отключать легким движением ноги. В автомобилях с автоматической коробкой передач педаль сцепления отсутствует, но это не значит, что его нет. Сцепление есть, и оно работает точно так же, только автоматически.

Ехать нам нужно с разной скоростью и в разных условиях, а диапазон оборотов двигателя не настолько широк, чтобы обойтись прямой передачей вращения от вала мотора на ведущие колеса. Для преобразования частоты вращения коленчатого вала мотора в большую или меньшую сторону существует коробка передач. Пять ступеней — стандарт для легкового автомобиля. На грузовых автомобилях передач может быть и десять и пятнадцать. Все зависит от условий, в которых работает грузовик. От коробки передач крутящий момент передается на главную передачу, на ведущий мост. Если привод у автомобиля задний, то вращение передается карданным валом. Если передний, то главная передача смонтирована прямо в КПП, а оттуда через систему приводов вращение передается на колеса.

Рулевое управление и тормоза современных автомобилей тоже довольно сложные системы ходовой части. Гидравлическая система тормозов обеспечивает эффективное торможение и замедление машины. Рулевое управление, как и подвеска, может быть как самым простым, так и сложным, с массой гидравлических и электронных систем. Рулевое и тормоза, как правило, оборудованы усилителями, чтобы уменьшить усилие на рулевом колесе и на педали тормоза, сделать управление автомобилем более комфортным и безопасным.

Есть масса конструкций и принципиально разных схем кузова автомобиля, оптики, внешних подсветок и звуковых сигналов, куча опций для создания комфорта в салоне автомобиля, кондиционеров, электронных систем безопасности и вспомогательных систем, но самое главное, мы разобрались в основном устройстве автомобиля, фундаментальных понятиях. И теперь никакой инжектор или перепускной клапан не сможет нас испугать, потому что мы будем знать, для чего он предназначен.