О чем речь? Со времен изобретения первой машины общее устройство автомобиля ничем не изменилось. Сердцем является двигатель, заключенный в кузов, передвижение ТС осуществляется при помощи шасси.
Для чего знать? Знание устройства автомобиля поможет водителю сохранить машину в исправном состоянии и безопасно передвигаться по дороге. Он сможет провести простые операции по обслуживанию – долить масло или тормозную жидкость, заменить перегоревшие резисторы или диоды.
В этой статье:
- Общее устройство автомобиля
- Устройство системы зажигания
- Общее устройство двигателя
- Назначение и общее устройство трансмиссии автомобиля
- Устройство сцепления
- Общее устройство коробки передач автомобиля
- Ходовая часть автомобиля
- Как устроена подвеска автомобиля
- Типы независимых подвесок
- Электрооборудование автомобиля: общее устройство
- Общее устройство тормозных систем автомобиля
- Автомобильный кузов
- Часто задаваемые вопросы об общем устройстве автомобиля
Общее устройство автомобиля
Честь изобретения автомобиля с двигателем внутреннего сгорания принадлежит гениальному немецкому инженеру Карлу Бенцу, который получил соответствующий патент в 1885 году. Современные транспортные средства состоят из тех же основных элементов, что и почти полтора века назад – кузова, шасси и мотора.
Несмотря на то, что термином «автомобили» принято обозначать легковые, грузовые транспортные средства и автобусы, обладающие рядом конструктивных отличий, общее устройство машины всегда включает в себя двигатель, несущую систему с подвеской и шинами, органы управления и тормозную систему.
Общее устройство автомобиля
Автозаводы производят автомобили в сборе или отдельные детали и узлы – двигатели, задние мосты, топливную аппаратуру и другие составные части транспортного средства.
Детали
Называются неразделимые элементы, выполненные из цельных заготовок. Речь идет о болтах, зубчатых колесах, валах и т. п. Базовые части, например, блоки цилиндров, служат основой, на которой собираются узлы, механизмы или агрегаты автомобиля.
Простые узлы
Состоят из нескольких деталей, которые соединяются резьбовыми, заклепочными, сварными или другими соединениями. Наглядный пример – вал, на котором шпонкой фиксируется зубчатое колесо.
Сложные узлы
Общее устройство легкового автомобиля предусматривает наличие множества сложных узлов, собранных из нескольких простых при помощи того или иного соединения из числа указанных выше. Речь идет, например, о поршнях с кольцами, которые соединяются с шатунами посредством пальцев.
Механизмы
Это системы из связанных между собой деталей и/или узлов, которые под действием прилагаемой силы совершают движение по заданным траекториям. В качестве примера можно привести кривошипно-шатунные устройства, в которых поршни, соединенные с шатунами и коленвалом, совершают возвратно-поступательное движение.
Агрегатами
Принято называть системы, объединяющие с помощью различных соединений сложные узлы или механизмы в единое целое с базовыми деталями. Примером может служить коробка передач, корпус которой, являющийся базовой деталью, используется для установки валов, шестерен, подшипников и других элементов.
Системой называют взаимодействующие между собой и выполняющие определенные функции механизмы, узлы и детали. К примеру, системы торможения, электропитания, стабилизации и т. п.
Конструкция любого транспортного средства состоит из пяти основных элементов – двигателя, ходовой части, трансмиссии, кузова, электрооборудования и системы управления.
Двигатель
Является сердцем ТС, преобразует тепловую энергию, образующуюся в результате сгорания топлива, в механическую. Далее полученное усилие трансмиссия передает колесам.
Ходовая часть
Состоит из многочисленных узлов и агрегатов, приводящих транспортное средство в движение, – мостов, колес, задней и передней подвески.
Трансмиссия состоит из:
- ведущего моста;
- коробки переключения передач (КПП);
- шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов);
- сцепления.
Трансмиссия передает крутящий момент с вала двигателя на колеса автомобиля.
Электрооборудование ТС состоит из:
- аккумуляторной батареи (АКБ);
- электропроводки;
- генератора.
В состав механизма управления автомобилем входит рулевое колесо, которое связано с управляемыми колесами и задает угол поворота и направление движения. Тормозная система также является одним из важнейших элементов системы управления ТС. Она позволяет снижать скорость и полностью останавливать движение при необходимости.
Кузов автомашины состоит из:
- лонжеронов;
- крыши;
- днища;
- моторного отсека;
- прочих навесных составляющих.
Разделение на узлы и системы является условным, так как все составные части в конструкции транспортных средств связаны между собой тем или иным образом.
Постоянное развитие и совершенствование устройства ТС приводит к расширению применения электроники и автоматики. Производители постоянно работают над повышением уровня безопасности водителей и пассажиров, снижением расхода топлива, шумности и содержания токсичных химических веществ в выхлопных газах.
Устройство системы зажигания
Система зажигания, представленная совокупностью приборов, отвечающих за появление электрической искры в заданное время, – важная части электрического оборудования автомобиля, без которой ни один работающий на бензине двигатель внутреннего сгорания попросту не сможет функционировать.
Зажигание в современных ТС бывает:
- электронным;
- контактным;
- бесконтактным.
При запуске двигателя питание подается от аккумуляторной батареи, а затем – при движении автомобиля – эту функцию берет на себя генератор.
Устройство системы зажигания
Замок зажигания является основным коммутирующим устройством, которое обеспечивает включение и отключение как ДВС, так и всей электросистемы транспортного средства.
Накопителями называют устройства, функция которых состоит в накоплении необходимого количества энергии. Они бывают индукционными (катушки) и емкостными.
Распределители (электронные или механические), отвечающие за подачу энергии, состоят из самого блока и коммутатора.
Свеча зажигания состоит из двух электродов, установленных в фарфоровый изолятор таким образом, чтобы между ними был небольшой зазор. Это устройство создает искру, необходимую для воспламенения топливной смеси.
Работа системы зажигания включает следующие этапы:
- накопление и подача необходимого уровня заряда;
- высоковольтное преобразование;
- момент распределения;
- образование искры;
- воспламенение топлива.
Общее устройство двигателя
Рассмотрим общее устройство и работу двигателя автомобиля:
- благодаря системе зажигания обеспечивается подача тока на свечи, создающие искру;
- с помощью системы охлаждения тепло отводится от стенок цилиндров и головок, что позволяет избежать перегрева двигателя;
- системой питания осуществляется подготовка новых порций топливно-воздушной смеси;
- с помощью механизма газораспределения выполняется впрыск топливно-воздушной смеси и выводятся отработавшие газы;
- происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленвала с помощью кривошипно-шатунного механизма;
- трущиеся поверхности смазываются машинным маслом, которое подается через систему смазки.
Большая часть двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых в современных автомобилях, работает по четырехтактной схеме. Оптимальная рабочая компрессия в цилиндрах – 11–15 атмосфер.
Общее устройство двигателя
Рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает:
- впрыск топливно-воздушной смеси (впуск);
- сжатие и воспламенение топливно-воздушной смеси (сжатие);
- сгорание смеси и движение поршня вниз (расширение);
- удаление продуктов горения (выпуск).
В находящуюся во внутреннем пространстве цилиндра камеру впускается топливно-воздушная смесь (в некоторых моделях воздух и топливо впрыскиваются отдельно), после чего она сгорает. Далее происходит преобразование тепловой энергии в механическую. Затем выполняется выведение продуктов горения и подача новой порции топлива. Все эти процессы вместе составляют рабочий цикл ДВС.
Назначение и общее устройство трансмиссии автомобиля
Функция трансмиссии – в передаче усилия от вала двигателя на ведущие колеса автомобиля. Кроме того, данная система изменяет величину и направление крутящего момента, а также перераспределяет его между получателями.
В современные автомобили устанавливается трансмиссия разных типов – классического, электрического, гидрообъемного или гибридного. Конструктивно она состоит из ведущего и зависимого мостов. Транспортные средства оснащаются передним, задним или полным приводом, при котором все колеса – ведущие.
Назначение и общее устройство трансмиссии автомобиля
Функция сцепления заключается в кратковременном отсоединении ДВС от трансмиссии и плавном их соединении при переключении передач. Кроме того, данная система предохраняет трансмиссию от перегрузок. В основе работы лежит сила трения. Конструктивно различают несколько типов, среди которых особенно популярны модификации, включающие в себя один или несколько фрикционных дисков, плотно прижатых друг к другу и к маховику.
С помощью коробки переключения передач изменяются крутящий момент, скорость и направление движения транспортного средства. Также это устройство позволяет надолго отсоединять двигатель автомобиля от трансмиссии, если включена нейтральная передачи. КПП бывают механическими и автоматическими.
С помощью карданной передачи крутящий момент передается от вторичного вала КПП к солнечной шестерне главного трансмиссионного вала. Конструкция этого механизма включает в себя валы, которые пересекаются между собой и обладают способностью взаимного углового перемещения.
Увеличение крутящего момента и его передача на ведущие колеса автомобиля под прямым углом с помощью полуосей осуществляется главной передачей, которая представляет собой систему зубчатых колес.
С помощью раздаточной коробки крутящий момент распределяется между ведущими мостами в полноприводных транспортных средствах.
Устройство сцепления
Сцепление служит связующим звеном между ДВС и коробкой переключения передач. Оно выполняет подключение первичного вала КПП к маховику коленвала и отключение от него. В механической модификации передачи переключаются только при выжатом сцеплении.
Этот узел состоит из:
- нажимного диска («корзины»);
- вилки привода выжимного подшипника;
- выжимного подшипника;
- ведомого диска;
- системы привода;
- педали сцепления.
Современные автомобили оснащаются одно- или многодисковыми сцеплениями.
Первые отличаются связанной с маховиком и вращающейся вместе с ним «корзиной». Благодаря шлицевой муфте с входящим в нее валом, расположенной в ведомом диске, происходит передача крутящего момента на КПП.
При нажатии на педаль сцепления при переключении передач происходит:
- передача давления на вилку сцепления с помощью соответствующего привода;
- передвижение вилкой муфты выжимного подшипника в сторону пружин «корзины»;
- нажатие подшипника на лапки корзины;
- временное отсоединение диска от маховика.
При отпускании педали осуществляется отделение подшипника от пружин и сцепление «корзины» с маховиком.
«Корзина» двухдисковой модификации сцепления снабжена двумя рабочими поверхностями и таким же количеством фрикционных дисков. Расположение ограничительных втулок и системы, регулирующей синхронное нажатие, между рабочими поверхностями ведущего диска позволяет отсоединять от него маховик.
Различают несколько видов сцепления. Оно может быть:
- механическим;
- гидравлическим (наиболее часто встречающимся);
- электрическим;
- много- или однодисковым.
Общее устройство коробки передач автомобиля
Автоматическая КПП
Коробки этого типа бывают:
- классическими;
- полумеханическими DSG;
- роботизированными;
- вариаторными CVT.
С помощью автоматической коробки передачи переключаются плавно, что обеспечивает долгий срок службы устройства. Такие КПП адаптируются под индивидуальный стиль вождения. Модификации, предусматривающие возможность переключения передачи вручную, разработаны для динамичной езды.
Общее устройство коробки передач автомобиля
Конструкция автоматических коробок переключения передач достаточно сложная. Она включает гидроблок, планетарные механизмы, фрикционы и другие важные элементы. Работа таких устройств обеспечивается многочисленными датчиками.
Для управления АКПП используется специальный селектор, который может приводиться в положения: P, N, R, D. Внедорожники, имеющие большое число рабочих диапазонов трансмиссии, снабжены рядом дополнительных режимов: S, L, OFF и пр. Для адаптации работы автоматической коробки переключения передач к внешним условиям могут быть предусмотрены специальные кнопки «Snow», «Shift», «Sport» и т. д.
Механическая КПП
Ступенчатое изменение передаточного числа в таких механизмах выполняется водителем в ручном режиме с помощью механических устройств, которыми оборудована коробка. Отсюда и название таких КПП.
Механические коробки переключения передач бывают двух- и трехвальными. Все подобные механизмы снабжены главным, второстепенным и промежуточным валами. Наличие специальных синхронизаторов обеспечивает безударное и комфортное переключение с одной передачи на другую. Такими КПП оснащаются, к примеру, автомобили ВАЗ 2104, 2105 и 2109.
Ходовая часть автомобиля
К ходовой части транспортного средства относятся узлы и механизмы, которые гасят вибрации, тряску и другие факторы, снижающие комфортность езды.
Ходовая часть автомобиля
Кузов и шасси с помощью ходовой части объединяются в единое целое. Элементы этой системы, помимо уменьшения раскачивания, отвечают за прием и передачу нагрузок, воздействующих на транспортное средство при движении.
Во время передвижения автомобиль подвергается воздействию колебаний двух типов:
- медленных, отличающихся большой амплитудой;
- быстрых – с малой амплитудой.
Гашение медленных колебаний осуществляется элементами ходовой части автомобиля – узлами подвески, шинами и т. д.
Конструкция ходовой части транспортного средства состоит из:
- подвески (задней и передней);
- шин;
- колес.
Как устроена подвеска автомобиля
Основная функция, выполняемая подвеской транспортного средства, – гашение нагрузок, которые возникают, когда колеса автомашины попадают в выбоины или наезжают на выступающие над дорожным полотном неровности.
Как устроена подвеска автомобиля
Кузов при движении автомобиля подвергается действию различных колебаний – поперечных, продольных, угловых и вертикальных. От их величины зависит комфорт водителя и пассажиров.
Отдельно следует рассмотреть то, как связаны шасси и кузов любого современного транспортного средства.
Те, кому хоть раз довелось ездить на телеге, знают, как некомфортно такое передвижение, особенно по ухабам и ямам, ведь крепление колес в таких «транспортных средствах» жесткое.
Если в телеге разогнаться, существует риск, что она попросту развалится на части от избыточных нагрузок. В современных авто решить проблему позволяет отсутствие жесткой связи между шасси и кузовной частью.
Хорошо видно, как устроены ходовая часть и подвеска на автомобилях, поднятых с помощью специального подъемника. При подъеме колеса слегка провисают за счет наличия свободного хода, который обеспечивается специальными пружинами и рычагами.
Подвеской называют совокупность механизмов, которые обеспечивают связь колес с корпусом автомашины, предусматривающую наличие свободного хода по вертикали.
Различают два вида подвески, которая бывает:
- независимой – расположенные колеса не закреплены на оси жестко, при попадании одного из них в выбоину или на бугор второе не меняет своего положения;
- зависимой – два колеса жестко крепятся на ось, а значит, изменение положения одного из них приводит к соответствующему изменению положения второго.
Очевидно, что первый вариант обеспечивает больший комфорт находящихся в салоне водителя и пассажиров.
При жестком креплении колес удары смягчают в основном шины, что приводит к раскачиванию кузова транспортного средства при движении.
Частично решают эту проблему рессоры (пружины), которые гасят большую часть колебаний.
Автомобили с подобной подвеской раскачиваются при движении в разных направлениях, из-за чего становится более вероятным «пробой», который возникает, когда совпадают две составляющие – толчок от неровности на дороге и работа подвески из-за колебаний с большой амплитудой.
Современные машины оснащаются более продуманной ходовой частью. Подвеска состоит как из упругих, так и из демпфирующих узлов – амортизаторов, которые контролируют работу пружин и гасят чрезмерные колебания автомобиля. При наезде на неровности пружина сжимается, а большая часть энергии гасится демпфером, который препятствует ее чрезмерному растяжению. Благодаря этому количество колебательных движений ограничено и составляет от 0,5 до 1,5 цикла.
Типы независимых подвесок
| Подвеска | Характеристики |
|---|---|
| McPherson | Подвеской этого типа оснащаются передние оси большинства современных легковых автомобилей. Среди преимуществ специалисты выделяют относительно невысокую стоимость производства и обслуживания, простоту конструкции и надежность. Минус заключается в средней управляемости |
| Двухрычажная | Эта схема подвески, устанавливаемой как на передней, так и на задней оси, более эффективная и сложная. Позволяет обеспечить хорошую управляемость |
| Пневматическая | Такой подвеской оснащаются автомобили класса люкс. Дилеры могут устанавливать ее за дополнительную плату. Пружины при такой схеме заменяются пневматическими баллонами |
| Гидравлическая | Схема данной системы отличается возможностью регулировки жесткости и клиренса. Электронное управление и адаптивная подвеска обеспечивают самостоятельную настройку в зависимости от состояния дороги и манеры вождения |
| Винтовая подвеска (койловеры) | Сконструированные по такой схеме стойки амортизаторов позволяют настраивать жесткость. Резьбовое соединение нижнего упора пружин делает возможным регулировку высоты и клиренса |
| Подвески push-rod и pull-rod | Эти типы подвески предназначены для установки на открытые колеса гоночных автомобилей и основаны на двухрычажной схеме. Устойчивость обеспечивается за счет низкого расположения центра тяжести |
Электрооборудование автомобиля: общее устройство
Важную роль в работе двигателя играет электрическое оборудование. Аккумуляторная батарея обеспечивает запуск, а электричество для дальнейшей стабильной работы мотора вырабатывается генератором.
Электрооборудование автомобиля: общее устройство
Генератор снабжает электрической энергией все остальные системы автомобиля и при работающем двигателе подзаряжает аккумуляторную батарею. Это устройство состоит из ротора, статора, зажатого двумя крышками, которые стягиваются винтами, и обмотки, оснащенной щеточным узлом.
Вращение ротора приводит к выработке переменного тока, за выпрямление которого отвечает специальный блок. Также генератор оснащается регулятором напряжения, который стабилизирует вырабатываемый им электрический ток.
Система охлаждения автомобиля
Работа ДВС сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, поэтому очень важно не допустить его перегрева. Одним из ключевых элементов системы охлаждения является радиатор, который обычно состоит из нескольких секций, сердцевины и крепежных деталей.
Система охлаждения автомобиля
Радиатор предназначен для охлаждения жидкости, циркулирующей в системе. Сердцевина состоит из тонких металлических пластин, к которым припаяны вертикальные трубы плоского сечения. При прохождении жидкости через эту систему происходит интенсивная теплоотдача, за счет которой осуществляется ее охлаждение.
Холодная жидкость опять подается к двигателю и забирает излишки тепла. Для принудительного охлаждения ДВС также оснащается вентилятором с приводом от электромотора, обороты которого регулируются датчиками, или вязкостной муфты, самостоятельно корректирующей частоту вращения лопастей.
Общее устройство тормозных систем автомобиля
В конструкцию тормозной системы входят колодки, барабаны, диски и гидравлические цилиндры.
Автомашины оснащаются двумя тормозными системами – основной, которая останавливает движение транспортного средства, и стояночной, отвечающей за удержание автомобиля на месте, например, при парковке на наклонном участке дороги.
Общее устройство тормозных систем автомобиля
Основная тормозная система современных автомобилей имеет гидравлический привод. Нажатие на педаль тормоза приводит к созданию высокого давления, толкающего колодки, трение которых о диск заставляет колеса вращаться с меньшей скоростью, что, в конце концов, приводит к полной остановке транспортного средства.
Автомобильный кузов
Кузов является основой всей конструкции автомашины. От его формы и размеров зависят, в частности, аэродинамические характеристики, а значит, и скорость. Он имеет уникальный номер, который наносится на определенные места в виде оттиска. Наряду с заводским номером двигателя указывается в ПТС, техническом паспорте автомобиля и прочих регистрационных документах.
Автомобильный кузов
При изготовлении кузовных деталей, которые должны иметь достаточную прочность и жесткость, используется листовая сталь специальных типов. Кузов должен сохранять свою геометрию даже при значительных нагрузках. Для усиления конструкции на определенных местах устанавливаются специальные элементы из металла большей толщины.
Для материала, из которого изготавливаются детали кузова, крайне важна коррозионная стойкость. После изготовления данные части подвергаются специальной химической обработке – с поверхности удаляются следы ржавчины, грязь, масляная пленка и т. п. Далее наносятся специальный грунт и высокопрочная автомобильная эмаль.
Качество полученного лакокрасочного покрытия определяет долговечность кузова, а значит, и самого транспортного средства. Помимо дверей, крышек моторного отделения и багажника, днища, крыльев и лонжеронов, к элементам данной конструкции в сборе относятся все стекла.
Часто задаваемые вопросы об общем устройстве автомобиля
Почему поворотник машины мигает быстрее, если в другом (противоположном) сгорела лампочка?
Причина заключается в электрическом реле, отвечающем за включение и выключение света. После того как в одном из указателей поворота перегорает лампочка, в электросети падает напряжение, а значит, облегчается работа электромагнитного коммутационного устройства, которое начинает срабатывать в ускоренном темпе.
Может ли двигатель вращаться в обратном направлении?
Да, если речь идет о двухтактном ДВС. Для четырехтактных двигателей обратное вращение невозможно.
Как работают дизельные двигатели?
Если в двигателях внутреннего сгорания топливно-воздушная смесь в цилиндрах воспламеняется от искры, возникающей между электродами свечей, то в дизельных это происходит благодаря крайне высокому давлению смеси, создаваемому ТНВД (топливным насосом высокого давления).
Что важнее для быстрого разгона: крутящий момент или лошадиные силы в автомобиле?
Предположим, перед вами поставили задачу открутить большую тяжелую гайку. Крутящим моментом принято называть векторную величину, измеряемую в ньютонах на метр (Нм) и определяемую как произведение радиус-вектора точки приложения силы и вектора силы. Проще говоря, от этого показателя зависит время, за которое вы справитесь с работой.
Однако более сильный физически человек выполнил бы ее быстрее. При использовании одинаковых инструментов крутящий момент станет одинаковым, но скажется разница в силе. Данный пример иллюстрирует различие между крутящим моментом и лошадиными силами.
Как поршни двигателя передают плавный крутящий момент?
Это происходит благодаря маховику, который балансирует вращение коленчатого вала и предотвращает избыточную детонацию. Если убрать данный элемент, вибрации будут распространяться по всему автомобилю.
К сожалению, не все водители знают, как на самом деле устроены автомашины, которые в наши дни стали неотъемлемой частью жизни человечества. Однако разбираться в общем устройстве транспортных средств необходимо, например, для того, чтобы точно определить причину поломки, заставшей вас в дороге.
