Устройство автомобиля
Общее устройство автомобиля
Сравнивая автомобиль с живым организмом, мы можем сказать, что двигатель это сердце. Как сердце, перегоняя кровь по венам и артериям, поддерживает жизнь организма, так и двигатель машины дает жизненную энергию всем системам и агрегатов: генератора, рулевого управления с гидроусилителем, тормозной системе и т.д.
Рассмотрим несколько типичных разновидностей двигателя выпускаются в настоящее время для легковых автомобилей. Все они являются двигателями внутреннего сгорания.
В двигателях, работающих на бензине, во внутреннюю закрытую камеру, называемую цилиндром, впрыскивается определенное количество топлива, которым искрой свечи зажигания, мгновенно взрывается. В момент взрыва происходит расширение газов, в связи с чем значительно возрастает давление внутри цилиндра, под воздействием которого выталкивается, что находится там поршень, заставляет двигатель, а вместе с ним и колеса авто, провернуться. Эти взрывы происходят все быстрее, от чего автомобиль начинает разгоняться. Скорость вращения вала двигателя настолько высока, что может достигать 100 оборотов в секунду и выше. Частоту работы двигателя показывает стрелка тахометра, который находится на приборной панели.
В двигателях, работающих на дизеле, топливо самовоспламеняется. Давление в цилиндрах этих двигателей, по сравнению с «бензиновыми», в 2 - 2,5 раза выше, в связи с чем они выигрывают последним в мощности. При этом о дизельных двигателях нельзя сказать, что они высокоскоростные, в этом они сильно уступают бензиновым. Как правило «лихачи» пользуются автомобилями на дизельных двигателях и «пытают» машину высокими скоростями, спустя годы-два оказываются перед фактом того, что двигатель нужно менять. Правда, в последнее время, появились дизельные двигатели с более скоростными качествами.
Если сложить объемы всех цилиндров двигателя, то мы получим его рабочий объем. Количество цилиндров в легковых автомобилей варьируется от 2-ух, как у «Оки», до 12-ти, как в BMW 760, встречаются автомобили и с большим кол-вом цилиндров, например Bugatty, их у него 16. В связи с тем, что размер цилиндра строго ограничен, увеличение рабочего объема двигателя, а соответственно и мощности автомобиля достигается путем увеличения количества этих самых цилиндров. Количество свечей зажигания указывает на количество цилиндров двигателя. Одна свеча - один цилиндр. Самые распространенные - это четырех и шестицилиндровые двигатели. Каждый цилиндр имеет впускные (впрыскивается топливная смесь) и выпускные (выводятся отработанные газы) клапаны. Клапанов может быть как за 2 (впускной и выпускной), так и более. Чем большее количество клапанов в цилиндра лучше показатели по отработке топлива, что важно не только для работы самого двигателя, с точки зрения его КПД, но и для таких показателей как уменьшение выделения в атмосферу вредных примесей, что немаловажно при прохождении техосмотра. Если редкие 2-ух и 3-х цилиндровые двигатели не рассматривать, то пальму первенства по экономичности можно отдать 4-х цилиндровым моторам.
Одной из главных характеристик двигателя является его мощность. В России и ближнем зарубежье она измеряется в лошадиных силах (л.с.), в дальнем зарубежье - в киловаттах (кВт). Мощность двигателя зависит от:
- рабочего объема (чем больше объем - тем мощнее двигатель)
- количества клапанов, приходящихся на один цилиндр;
- дополнительные факторы: расположение клапанов, материал изготовления внутренних деталей, наличие или отсутствие турбин и т.д.
Работая, двигатель не всегда достигает максимальной мощности. Двигатели, работающие на бензиновом топливе подходят к этому порогу на высоких оборотах - 5500-6000 об / мин. В вышеуказанных двигателей ничем внешне не отличаются аккумуляторные батареи (АКБ) могут иметь различную емкость и максимальную силу тока. Естественно, что лучшими будут те модели АКБ, в которых эти показатели будут выше. Еще одним важным моментом можно считать способность АКБ при низких температурах сохранять свой заряд с минимальными потерями. В среднем АКБ имеет 3-х летний срок службы.
Главным посредником между двигателем и колесами есть коробка переключения передач (КПП). Усилия развивающихся двигателем, с помощью КПП, в нужном количестве передаются колесам. При ее отсутствии, колеса, непосредственно соединены с двигателем, разогнались бы не более чем до 10 км / ч.
Медленнее колеса вращаются на первой передаче, при этом им передается максимальная мощность, которой вполне достаточно для того, чтобы автомобиль тронулся с места или преодолел крутой подъем. Последняя передача - на легковой машине она может быть от трех до шести - обладает наименьшей мощностью, но способна разогнать автомобиль до его максимальной скорости. Но, если шестеренки коробки все время вращаются вместе с валом двигателя, переключения передач невозможно. Для периодического разъединения и обратного соединения двигателя и КПП, существует сцепления. На автомобилях с механической коробкой передач сцепление включается и выключается с помощью крайней левой педали под ногами водителя. В автоматических КПП сцепление работает автоматически, а его педаль отсутствует. Механической называется КПП, передачи которой водитель переключает вручную. Автоматической коробке передач нужно лишь задать направление движения, остальное она делает сама.
В переднеприводных автомобилей КПП соединена с передними колесами с помощью вращающихся приводов. Такое устройство наиболее простое. В заднеприводных машин между коробкой и задними колесами расположено еще несколько промежуточных вращающихся соединений. Полноприводные автомобили, двигатель которых может передавать усилие на все четыре колеса, оснащенные дополнительной раздаточной коробкой. Она с помощью ручного управления или автоматически соединяет КПП то с двумя, то с четырьмя колесами.
Топливо, разгораясь, вызывает сильный нагрев двигателя. Если бы он не охлаждался, то это могло бы привезти к критической ситуации. За поддержку в двигателе рабочей температуры отвечает система охлаждения. Она бывает чаще всего жидкостной или реже воздушной. Жидкостная система состоит из специальных емкостей, часть которых находится внутри двигателя, соединительных трубок, радиатора, обеспеченного вентилятором для охлаждения жидкости, насоса, приводит жидкость в движение, и устройства, регулирующего работу всей этой системы. В бачок для охлаждающей жидкости заливается в тосол (в отечественные двигатели) или антифриз (в импортные). В системе циркулирует количество охладителя, в 3-4 раза превышает рабочий объем самого двигателя. Когда мотор работает, специальный насос прокачивает охлаждающую жидкость через двигатель, где она забирает тепло, и затем через радиатор, где она охлаждается. Этот цикл повторяется снова и снова. Чтобы мотор не перегревался, надо всегда поддерживать надлежащий уровень тосола или антифриза, доливая его при необходимости в бачок до указанной отметки. Уровень охладителя желательно проверять каждый день при холодном двигателе.
Воздушная система охлаждения на автомобилях встречается значительно реже. Принцип ее работы заключается в охлаждении цилиндров воздухом.
Двигатель не может работать без топлива. Поступает оно в двигатель порционно - дозируемой приспособлениями, объединенными в систему подачи топлива.
У любого автомобиля есть хотя бы одна емкость для топлива, называемая топливным баком, в который заливается бензин, солярка или сжиженный газ, в зависимости от того на каком топливе ездит машина.
В нижней части бака имеется место, от которого к мотору проходит топливопровод, соединяющий топливный бак и топливный насос, который и обеспечивает плавное течение из бака. Так как бензин или солярка, как правило, имеют различные разнородные добавки для исключения их попадания в систему подачи топлива, часто между баком и топливным насосом устанавливают фильтры.
Топливные насосы бывают механические и электрические.
Механические используют для машин с карбюраторными двигателями. На автомобили оборудованы электронным впрыском устанавливают электрические насосы.
Топливо, пройдя через насос, попадает в устройство, в котором готовится топливная смесь: испарение бензина смешиваются с воздухом, который втягивается через воздушный фильтр, или нагнетается турбиной. Вот эта смесь и поступает в цилиндры двигателя, где и сгорает.
От того какого вида это устройство стоит в автомобиле, он (автомобиль) будет состоять в карбюраторном, инжекторным или оборудованном моновпрыска.
Карбюратор - это устройство, которое дозирует бензин, исходя из законов механики.
Сейчас карбюраторы можно встретить на отечественных автомобилях. старых иномарках и редких (не русский) внедорожниках.
Моновпрыск и инжектор регулируются электроникой. Моновпрыск как и карбюратор подает топливную смесь в единую для всех цилиндров трубу - коллектор.
Инжектор, именуемый так же распределенным впрыском, производит топливную подачу в каждый цилиндр отдельно, при этом отслеживая с помощью электроники работу каждого цилиндра.
В связи с этим он работает более стабильно и выдает больше мощности.
Система зажигания присутствует только в бензиновых двигателях. Смысл этой системы в том, чтобы в нужное время поджигать топливную смесь в цилиндрах для равномерной работы двигателя.
Взрыв сжатых паров топливной смеси внутри двигателя происходит в момент образования искры на конце свечи при подаче к ней тока. Это происходит следующим образом: ток низкого напряжения (12 вольт) от аккумулятора и генератора поступает на катушку зажигания, преобразующую его в ток высокого напряжения, который передается в трамблер (распределитель зажигания), ответственный за равномерную последовательную подачу тока на свечи зажигания, вкручены в цилиндры двигателя.
Если система неисправна, возможные проблемы при запуске и работе двигателя: он может не заводиться, неравномерно работать (машина в это время будет дергаться), или внезапно глохнуть. В таком состоянии может не работать некоторое количество цилиндров, что приводит к падению оборотов и мощности. И это не все неприятности, которые могут произойти с неисправной системой зажигания в двигателе.
К ходовой части относятся колеса с креплениями и все узлы, которые связывают их с кузовом или рамой автомобиля, а так же с коробкой передач, подвесками и приводами колес.
Подвески состоят из амортизаторов, совмещенных с пружинами; рычагов; стабилизаторов и их креплений. Задача амортизаторов - гасить колебания машины на неровностях. Они бывают: гидравлическими (масляными), пневматическими (газовыми) и комбинированными. Пневматические - жесткие, подходящие для спортивной скоростной езды по хорошему и равного дорожному покрытию. Относятся преимущественно на спортивные модели. Гидравлические - мягкие, устанавливаются на большую часть машин. Комбинированные говорят сами за себя - нечто среднее между двумя вышеперечисленными.
Исправность амортизаторов проверяется путем нажатия на корпус автомобиля вниз с разных его сторон. Хорошие амортизаторы сразу, без раскачки, приводят автомобиль в прежнее положение, если после толчка руками машина продолжает раскачиваться более двух раз в каждую сторону - амортизаторы с этой стороны пора менять.
Стабильность при движении колесам обеспечивают рычаги и стабилизаторы. Их трущиеся элементы и шарниры со временем изнашиваются и требуют замены. Можно узнать об этом появился скрипа, стука и скрежета, когда будете проезжать по неровной поверхности. Опоры амортизаторов, при разрушении, также начинают характерно стучать, как бы ударяя по кузову.
Важно следить за тем, как расположены колеса по отношению к кузову и относительно друг друга.
Их правильная геометрия выставляется при настройке углов схождения и развала колес (сход-развал). Если геометрия смещена, машину начнет тянуть в сторону, она будет труднее управляться, резина на колесах станет изнашиваться неравномерно, что приведет к ее кривизне. Сход-развал необходимо делать каждый раз после ремонта передней подвески или рулевого управления.
К повышенному износу ходовой приводит сильный дисбаланс колес, потому что даже новое колесо не может быть идеальным - одна из его сторон перевешивает другую на несколько десятков грамм, так что можно увидеть, если колеса изношены или стоят с разных комплектов. От этого, при вращении, колесо начинает колебаться, передавая биение на подвеску, руль, кузов, очень плохо влияет на автомобиль.
Первый признак дисбаланса - частые ритмичные колебания руля во время езды по гладкой дороге со скоростью 80-90 км / ч. При балансировке колес к ним крепят маленькие свинцовые грузики, которые уравновешивают стороны при вращении, что устраняет биение и связанные с ним неприятности.
Без электричества ничего в машине работать не будет. Его источниками в автомобиле аккумуляторная батарея (АКБ) и генератор, преобразующий энергию вращения двигателя в электрический ток. Именно электричество заводит двигатель, поддерживает его работу, позволяет видеть в темноте, рассказывает другим участникам движения о намерениях водителя, создает комфорт в салоне. Поэтому источники автомобильного электричества можно назвать вторым сердцем машины. На состояние генератора и аккумулятора нужно постоянно обращать внимание, особенно зимой, иначе в неподходящий момент автомобиль может отказаться работать.
Генератор соединен с двигателем с помощью специального закольцованного ремня. Этот ремень всегда должен быть правильно натянут. Степень натяжения проверяется сильным нажимом пальцев на ремень - нормальная глубина его прогиба составляет около 0,5 см. Со временем, по мере износа, ремень заменяется.
К различным машинам подходят разные аккумуляторные батареи. Но внешне одинаковые аккумуляторы отличаются емкостью и максимальной силой тока. Лучшими будут те модели АКБ, в которых эти показатели выше. Другой важный фактор - способность аккумулятора сохранять с минимальными потерями свой заряд при низких температурах, например, зимой. С этой стороны различные батареи проявляют себя по-разному. Может отличаться и скорость их перезарядки от генератора. В любом случае, с возрастом АКБ все ее преимущества постепенно снижаются. Средний срок службы аккумуляторов - 3 года.
Другое автомобильное оборудование включает в себя внешнее и внутреннее освещение, устройства подачи звуковых сигналов, стеклоочистители, обогреватели, кондиционер, бортовую электронику - словом, все, что потребляет электроэнергию.
Рулевое управление устроено очень просто. Вращая руль, через подвижное соединение перемещается вправо-влево механизм рулевой рейки. От нее идут две металлические тяги, прикрепленные к передним колесам.
Нередко рулевое управление оснащено гидроусилителем руля (ГУР). В гидроусилителе циркулирует специальная жидкость, которую накачивает насос, работающий от двигателя и соединена с ним ремнем, подобно генератора. По уровню этой жидкости следить так же, как и по уровню жидкостей в других бачках, например, охлаждающая.
Тормозная система является одной из важнейших составляющих автомобиля. Принцип ее работы заключается в следующем: когда водитель нажимает на педаль тормоза, то задействует гидроусилитель тормозов, в котором находится специальная тормозная жидкость, устойчива к очень высоким температурам.
Жидкость под очень большим давлением прижимает тормозные колодки к томозним дисков или барабанов на колесах. Из-за высокого трения между ними машина замедляет свое движение.
Как правило система гидроусиления тормозов имеет два независимых контура, состоящие из алюминиевых или латунных трубок, герметично соединенных между собой, заполненных тормозной жидкостью. Контуры расположены по диагонали: переднее правое - заднее левое и переднее левое - заднее правое колеса. Если один из контуров разгерметизируется (в связи с механическимили другим повреждением), второй сможет обеспечить равномерное, хотя и менее эффективное торможение. Но во избежание такого рода неприятностей, следует при диагностике автомобиля проверять состояние тормозных шлангов, а так же самостоятельно следить за уровнем тормозной жидкости в бачке под капотом.
Тормоза бывают дисковыми и барабанными. В дисковых вращается металлический диск зажимается между двумя колодками. Они обеспечивают более резкое торможение, но за счет того, что внешне они ничем не защищены, при попадании между колодками и тормозным диском посторонних веществ эффективность работы тормозов может ухудшиться. Ко всему прочему, из-за большого трения дисковые колодки быстро изнашиваются. В барабанных тормозах колодки находятся внутри металлического барабана и принимаются к нему, расходясь в стороны. Эффективность барабанных тормозов несколько ниже по сравнению с дисковыми, но они закрыты от внешних воздействий, поэтому ими часто оборудованы внедорожники. Срок службы барабанных колодок в два-три раза дольше.
От качества тормозных колодок зависит не только скорость торможения. Плохие накладки выдают неприятные и резкие звуки, они быстрее стираются, при этом из них сыплется тормозная пыль, забивает расположены рядом механизмы. Иногда, не выдерживая нагрузок, они лопаются и крошатся.
В следующем разделе будет рассмотрено устройство самого популярного российского автомобиля.
