Несмотря на огромное количество моделей и марок, при ближайшем рассмотрении выясняется, что все легковые автомобили имеют одну и ту же базовую структуру.
Основные части каждого автомобиля следующие:
- Двигатель (мотор). Это устройство преобразует тепловую энергию в механическую, которая необходима для передачи крутящего момента на колеса. Другими словами, он заставляет автомобиль ехать;
- Передача (передача энергии). Отвечает за сам крутящий момент, который стимулируется источником энергии от двигателя. Этот агрегат состоит из следующих узлов: коробка передач, сцепление, карданная передача, ведущий мост;
- Шасси (в просторечии — шасси). Механическая основа движения транспортных средств. Конструкция включает в себя переднюю и заднюю подвеску, колеса и ведущие мосты;
- Системы рулевого управления. По сути, это рулевое управление (для движения) и тормозная система (для остановки);
- Электрооборудование. Сюда входят аккумулятор, проводка, генератор переменного тока. Одним словом, источники и потребители энергии.
Все упомянутые компоненты крепятся к несущей конструкции — кузову автомобиля. Последняя состоит из шасси, передних и задних боковых элементов (детали силовой части рамы, делающие ее прочной и устойчивой), моторного отсека, крыши и навесных элементов (двери, капот, крышка багажника, бампер, крылья).
Этот список — лишь «верхушка айсберга», но его достаточно, чтобы начать понимать основную структуру автомобиля.
Если вы ищете руководство или кукольную инструкцию с простым и понятным описанием автомобиля, то рекомендуем вам обратить внимание на книгу М. Бескаравайного «Устройство автомобиля — просто и понятно для всех». Руководство легко загрузить из любой онлайн-библиотеки.
Краткий обзор важных систем и агрегатов устройства авто
Все компоненты взаимосвязаны через тело. Системы работают синхронно и слаженно. Аккумулятор отвечает за запуск двигателя. Батарея генерирует искру, которая воспламеняет бензин в камере сгорания. Детонация вызывает движение поршней в двигателе. Двигатель через коробку передач (проще говоря, это та мощность, которая приводит в движение колеса) передает энергию на колеса. Система шасси отвечает за плавность и мягкость хода.
Автомобиль едет или останавливается. Эти процессы контролируются педалями акселератора и тормоза. Автомобили с механической коробкой передач также имеют педаль «сцепления» (подробнее об этом ниже). Для того чтобы работали все лампы и индикаторы, а также бортовой компьютер, генератор вырабатывает электроэнергию.
Водитель, сидя за рулем в комфортабельном салоне, не может увидеть или почувствовать всю сложность технического устройства автомобиля. Он только поворачивает ключ в замке, переключает рычаг коробки передач, нажимает на педали, поворачивает руль и нажимает кнопки на панели. И он проверяет уровень топлива в баке. В конце концов, это же сказка, не так ли?
Тем не менее, если он хочет разобраться в устройстве автомобиля, пусть даже на уровне «новичка», он должен понимать некоторые механизмы.
- Важной частью системы и устройства автомобиля является двигатель (или мотор). Они могут быть внутреннего сгорания (бензиновые или газовые) и электрические. Первые делятся еще на десять поджанров, но мы не будем углубляться в эту тему.
- Тормозная система является не менее важной частью управления. Существует парковочная (для обездвиживания автомобиля на неровной поверхности) и сервисная (предназначена для кратковременной или полной остановки, а также для снижения скорости);
- Трансмиссия. Речь идет о терминах «механика» или «автомат», или, более правильно, MC или AC, которые знакомы каждому водителю. Существует также роботизированная передача (некая смесь первых двух), но она не получила широкого распространения. Автоматом легче управлять, поскольку он контролирует скорость и нагрузку автомобиля, и в таком автомобиле нет педали сцепления. С другой стороны, при механической коробке передач водитель самостоятельно переключает передачи, следя за загрузкой автомобиля.
Что такое сцепление? Как работает это оборудование? Задумывались ли вы когда-нибудь, почему, когда мы заводим автомобиль, он не сразу заводится. Почему, когда двигатель работает, он глохнет, пока мы не переключим передачу и не нажмем на акселератор (тормоз и сцепление, затем акселератор в коробке передач)? Давайте попробуем это объяснить:
- В трансмиссии (двигателе) автомобиля есть маховик и коленчатый вал. На самом деле внутри находится сложная система шестеренок, валов и зубчатых колес, но для того, чтобы вникнуть в детали этой конструкции, нужен хотя бы минимальный опыт. Поэтому мы стараемся объяснять простыми словами.
- Со стороны маховика на двигателе находится коробка передач со сцеплением.
- Мы запускаем автомобиль в нейтральном положении, в котором зубья коленчатого вала расцеплены. Другими словами, вал коробки передач работает вхолостую, и крутящий момент еще не передается на колеса.
- Для того чтобы тронуться с места, необходимо выжать сцепление. Благодаря этому шестерни маховика плавно сочленяются с трансмиссией. Затем включается первая передача. Весь механизм начнет двигаться, и можно будет нажать на педаль акселератора. В автомобилях с автоматической коробкой передач весь этот процесс происходит автоматически, без участия водителя.
Что ж, мы разобрали основные компоненты конструкции и оснащения современного автомобиля и постарались объяснить все как можно понятнее и проще. Теперь вы понимаете, как едет автомобиль, почему работает двигатель, за что отвечает тот или иной агрегат.
Вряд ли кто-то будет спорить, что управлять современным автомобилем, тем более с автоматической коробкой передач, — одно удовольствие. Но это только в том случае, если вы соблюдаете рекомендации по уходу, бережно относитесь к автомобилю, вовремя проходите техосмотры и реагируете на малейшие неисправности.
Электрооборудование и системы помощи водителю
Электрика управляет многими вещами в автомобиле. Она довольно сложна, но значительно облегчает вождение и делает пребывание в автомобиле максимально комфортным. Именно он запускает двигатель и поддерживает его в рабочем состоянии. Контроллер, аккумулятор, генератор, распределитель, свечи зажигания — все это отдельные части автомобиля, без которых невозможно представить его нормальное функционирование.
Вторичными компонентами электрики автомобиля являются источники света: лампы, габаритные огни, сигналы поворота, освещение салона и т.д. Это также клаксон, всевозможные датчики и контроллеры.
Электрооборудование может также включать системы для улучшения курсовой устойчивости и управляемости транспортного средства.
Тормозная система
Замедляет движение автомобиля до полной остановки. Эта система незаменима в аварийных ситуациях, когда необходимо затормозить автомобиль до того, как он остановится самостоятельно. Автомобильные тормоза состоят из нескольких подсистем: ручной, резервной, вспомогательной и антиблокировочной. Их комбинация называется управлением тормозами.
Функция главной тормозной системы заключается в регулировании скорости автомобиля и, при необходимости, в его остановке. Он состоит из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). В современных легковых автомобилях чаще всего используется гидравлический привод, реже — электрический, пневматический или комбинированные варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения используются вакуумный усилитель и регулятор.
В случае отказа или неисправности рабочего тормоза (разгерметизация одного из контуров и снижение уровня жидкости до критического) используется резервная тормозная система. Он работает как самостоятельное устройство или вместе с ручным тормозом.
Ручной или стояночный тормоз с механическим приводом предназначен
- для удержания автомобиля на склоне;
- экстренное торможение в случае аварийной ситуации.
Коэффициенты эффективности торможения для автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч с усилием на педали до 50 кг для основной системы и подсистем:
- рабочий тормоз — не менее 5,8 м/с2;
- аварийный тормоз и ручной тормоз — 2,75 м/с2.
Принцип работы тормозов прост. При нажатии на педаль тормозное усилие передается на колесные механизмы. Последние зацепляют колодки на тормозных дисках и останавливают вращение колес.
Устройство шасси автомобиля
Ходовая часть состоит из ряда механизмов, которые передают крутящий момент от двигателя к колесам и обеспечивают движение и управление автомобилем: коробка передач, рулевое управление и шасси.
Сцепление автомобиля
Сцепление работает для передачи крутящего момента двигателя на коробку передач и для плавного соединения или разъединения механизмов двигателя и коробки передач. Трос от педали сцепления приводит в действие механизм сцепления. Сцепление служит для защиты деталей двигателя и коробки передач от перегрузок и повреждений при резком включении передачи или торможении.
Механизм управления автомобиля
Механизмами управления автомобиля являются рулевое колесо и тормоза (дисковые или барабанные). Руль позволяет управлять автомобилем, а тормоза контролируют скорость автомобиля, останавливают автомобиль и удерживают его в неподвижном состоянии.
Устройство современного автомобиля
Автомобильная промышленность постоянно меняется и становится более сложной, что означает, что автомобили постоянно меняются, хотя основные компоненты остаются неизменными:
- Двигатель внутреннего сгорания;
- Трансмиссия;
- Тело;
- Интерьер с его различными функциями и опциями.
Двигатели делятся на несколько типов, разделение производится в зависимости от типа используемого топлива. Двигатели представлены дизельными, бензиновыми, газовыми и гибридными версиями. Состав всех двигателей практически одинаков и состоит из следующих компонентов:
- Блок цилиндров.
- Головка блока цилиндров, в которой находятся распределительный вал и клапаны.
- Картерный механизм, включающий коленчатый вал, поршень и шатун.
- Система охлаждения включает в себя водяной насос, радиатор, вентилятор, датчик температуры, расширительный бачок, термостат и шланги системы.
- Система смазки, состоящая из масляного насоса, маслозаборника, фильтрующего элемента и датчика аварийного давления, указателя уровня масла.
- Система питания, частично связанная с двигателем, включающая топливный насос, топливные форсунки или карбюратор, дроссельный узел.
- Электронное управление, включает в себя блок управления двигателем и ряд датчиков, отвечающих за работу двигателя внутреннего сгорания.
Принцип работы заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую. Топливно-воздушная смесь попадает в камеру сгорания через впускной клапан благодаря разрежению, создаваемому поршнем в цилиндре. Затем смесь сжимается за счет движения поршня вверх при закрытых клапанах.
В критической точке сжатия возникает искра, которая воспламеняет смесь и заставляет поршень двигаться вниз, затем открывается выпускной клапан, и выхлопные газы поступают в выпускной коллектор. Дизельный двигатель немного отличается, где зажигание происходит за счет высокой степени сжатия без искры.
Гибридные и электрические двигатели также становятся все более распространенными. Гибридные версии используют двигатель внутреннего сгорания для привода генератора переменного тока, а колеса приводятся в движение электродвигателем. Основное отличие — наличие аккумуляторов. Электромобили приводятся в движение электродвигателем, а энергия поступает от аккумуляторов.
Трансмиссия также имеет несколько разновидностей в зависимости от силовой установки автомобиля.
Система трансмиссии переднеприводного автомобиля состоит из коробки передач и шарнирного привода постоянной скорости.
Трансмиссия также доступна в различных вариантах, таких как:
- Автоматическая;
- Вариатор;
- Руководство;
- Роботизированный.
Трансмиссия заднеприводного автомобиля дополнительно включает в себя трансмиссию и задний мост или коробку передач. На мосту передача крутящего момента осуществляется с помощью полуосей, а в трансмиссионных версиях также с помощью шарниров постоянной скорости.
Трансмиссия с полным приводом также доступна в различных вариантах:
- Трансмиссия, приводной механизм, коробка передач и передний и задний мост автомобиля.
- Трансмиссия, приводная передача, коническая коробка передач, редуктор заднего моста и шарниры постоянной скорости.
Следует отметить, что существуют также смешанные версии с полным приводом.
Коробка передач передает крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания к колесам автомобиля.
Он поставляется в нескольких вариантах:
- Седан;
- Купе;
- Седан; Минивэн; Хэтчбек;
- Хэтчбек;
- Liftback;
- Кабриолет;
И еще много вариантов, не считая коммерческих автомобилей. Кузов автомобиля играет одну из важнейших ролей в обеспечении безопасности водителя и пассажиров, и важной частью кузова являются его аэродинамические свойства, которые помогают снизить расход топлива и увеличить скоростные характеристики. Кузов состоит из таких деталей, как двери, крышка багажника, капот, бамперы, окна, уплотнители, скелет кузова с боковыми панелями, крылья и крыша.
Пассажирский салон современного автомобиля обеспечивает высокий уровень комфорта благодаря многочисленным системам автомобиля. Система кондиционирования воздуха обеспечивает комфортный климат внутри автомобиля независимо от погоды снаружи. Некоторые модели автомобилей оснащены многозонным климат-контролем, который организует микроклимат для каждого отдельного пассажира.
Сиденья теперь регулируются, что позволяет водителю или пассажиру настроить их в соответствии со своими личными предпочтениями. Сиденья также оснащены подогревом, охлаждением и даже массажем. Многие автомобили сегодня оснащены датчиками света и дождя, что является большим удобством для водителя.
Не будем забывать и о вспомогательных системах: парковочный радар, камеры по периметру, система помощи при парковке. Мультимедийные устройства позволяют не только слушать аудиофайлы, но и смотреть видео и иметь доступ в интернет, многие системы оснащены Bluetooth, что позволяет общаться по телефону с мультимедиа, не отвлекаясь от вождения.
Современные автомобили полностью насыщены электроникой, от блоков управления двигателем до датчиков давления в колесах. Управление двигателем и другие функции контролируются программным обеспечением через ЭБУ (электронный блок управления).
Тормозная система управляется датчиками и блоком управления ABS. Функция противоскольжения также управляется электроникой. Практически 90% компонентов современного автомобиля связаны с электроникой.
Задняя подвеска подразделяется на зависимую и независимую. Зависимая подвеска реализована с помощью балки, амортизаторов и пружин. Существуют версии с пружинами вместо рессор или подушками безопасности. Независимая подвеска состоит из полурамы с поперечными рычагами и является более мягкой и комфортной, чем зависимая подвеска.
Передняя подвеска также имеет поперечные рычаги, поворотные кулаки, стабилизаторы, амортизаторы и пружины или их варианты. Торсионную подвеску можно встретить на внедорожниках. Отличие этой подвески заключается в использовании торсионной балки вместо пружин.
Рулевое управление состоит из реечного механизма, соединенного с рулевым колесом посредством рулевых механизмов, усилителя руля (гидравлического или электрического). Усилитель руля питается гидравлическим маслом, закачиваемым в рулевую рейку, ЭУР организуется электродвигателем, установленным непосредственно на рулевом механизме.
Различают гидравлические и пневматические тормозные системы. Пневматическая тормозная система обычно применяется на коммерческих автомобилях и работает за счет давления воздуха, который нагнетается в цилиндры компрессором.
Гидравлическая тормозная система состоит из главного цилиндра с вакуумным усилителем, тормозных цилиндров, тормозных дисков или барабанов, тормозных колодок и стояночной тормозной системы. Работа этой системы заключается в перекачке части тормозной жидкости в рабочие тормозные цилиндры, в результате чего происходит удар по тормозным колодкам, что приводит к остановке диска и, соответственно, автомобиля.
Это лишь основные системы автомобиля, и не следует забывать, что любой вид транспорта представляет собой технически сложную структуру, состоящую из множества систем, взаимодействующих друг с другом.
Назначение и требования
Если двигатель называют сердцем автомобиля, то кузов — его оболочкой или корпусом. В конце концов, именно кузов является самой дорогой частью автомобиля. Его основная задача — защита пассажиров и внутренних компонентов от воздействия окружающей среды, размещения сидений и других элементов.
Кузов автомобиля
К кузову, как к важному конструктивному элементу, предъявляется ряд требований, в том числе
- коррозионная стойкость и долговечность;
- относительно небольшой вес;
- необходимую жесткость;
- оптимальная форма, позволяющая проводить ремонт и обслуживание всех узлов автомобиля, легкая погрузка багажа
- обеспечивая необходимый уровень комфорта для пассажиров и водителя;
- обеспечивают определенный уровень пассивной безопасности в случае столкновения;
- соответствовать современным стандартам и тенденциям дизайна.
Основные типы
Прежде чем разбирать, из чего состоит кузов легкового автомобиля, необходимо выделить основные типы его конструкции. Серийно выпускаемые легковые автомобили бывают следующих основных типов:
- седан;
- хэтчбек;
- вагон.
Существуют и другие типы, но эти три являются основными и наиболее распространенными.
Седан — самый распространенный тип кузова. Стандартный седан имеет четыре пассажирские двери, моторный отсек и багажное отделение. Этот тип кузова лучше всего подходит для перевозки пассажиров и небольшого багажа.
Хэтчбек — это автомобиль с двумя пассажирскими дверями, моторным отсеком и багажным отделением, не отделенным от пассажирского отсека. Этот тип имеет ограничения по грузу, который он может перевозить, и не очень удобен для перевозки пассажиров. Однако у этой конструкции есть свои преимущества. Автомобили с таким типом кузова имеют меньший вес и размер, что положительно сказывается на их топливной экономичности.
Автомобили с кузовом типа «универсал» предназначены для более тяжелых грузов. Объем багажного отделения увеличился без ущерба для способности оставаться полным. Конструкция универсала позволяет еще больше увеличить багажное отделение, сложив задние пассажирские сиденья.
Материал и технология изготовления
Кузов современного легкового автомобиля изготавливается из высокопрочной стали, которая проходит несколько этапов обработки. Тонкость используемого металла снижает общий вес автомобиля, что положительно сказывается на динамике и расходе топлива. Несмотря на тонкость стали, корпус разработан таким образом, чтобы быть одновременно легким и прочным.
На большинстве современных автомобилей элементы кузова соединяются с помощью точечной сварки. Это позволяет надежно соединить компоненты и уменьшить количество кромок и острых углов, которые наиболее уязвимы для коррозии. В будущем автомобильная промышленность будет использовать лазерную сварку компонентов. Такой подход позволит свести к минимуму выпуклости и впадины на швах, а тело будет более прямым и надежным.
