Как устроен автомобиль
Каждому владельцу автомобиля нужно хоть в теории знать, как устроен автомобиль. Эти знания позволят раскрыть понимание строения и принцип его функционирования. Любая машина оснащена:
- двигателем;
- кузовом;
- шасси;
- трансмиссией;
- ходовой частью;
- тормозной системой;
- системой управления;
- электрооборудованием.
Рассмотрим каждую составляющую деталь более подробно.
В зависимости от типа авто бывают различные виды кузовов, но при этом совершенно не меняется его функциональная часть. От того, какая конструкционная особенность на него возложена, кузов может быть:
Детали, из которых он состоит, принимают активное участие при использовании машины. Именно в нем размещены:
- салон;
- ходовая часть;
- трансмиссия;
- мотор;
- системы управления;
- генератор и многое другое.
Также, стоит, отметить, что благодаря кузову замыкаются все электрические цепи в «минусе». Еще одна задача, которая решается кузовом автомобиля – безопасность. В случае ДТП или неблагоприятных погодных условий данный элемент позволят защитить всех участников дорожного движения от ударов.
Двигатель – это фактически «сердце» любого автомобиля, ведь благодаря ему автомашина приводится в движение. Наиболее распространенным являются двигатели типа ДВС (внутреннего сгорания), которые используют цилиндры и поршни. При попадании топлива и его сгорании создается мощный поток тепловой энергии. Энергия выбрасывается за пределы автомобиля, по пути придавая вращения коленчатому валу. Это в свою очередь приводит в движение авто.
Трансмиссия и шасси автомобиля
Шасси авто имеет множество различных механизмов, которые должны передавать крутящийся момент непосредственно на колеса. В систему шасси входит также трансмиссия, ходовая часть и системы управления авто. Для эффективной работоспособности автомобиль оснащается коробкой переключения передач. Она может быть как механической, так и автоматической. Благодаря КПП крутящий момент от двигателя передается на низкой или высокой скорости. Важная составляющая трансмиссии – распределительная коробка, которой оснащаются только автомобили с полным приводом. Стоит упомянуть и о наличии дифференциала, который заставляет колеса автомобиля вращаться с разной скоростью на одной оси.
Ни одна трансмиссия не может обойтись без сцепления. Оно выполняет функцию разъединения двигателя и КПП во время переключения передачи без необходимости остановки автомобиля. Как устроено сцепление автомобиля? Оно включает в себя механическую часть и привод. За счет привода обеспечивается исправность машины, и проводятся в действие другие составляющие механизмы. Он может быть либо механическим, либо гидравлическим. В гидравлический привод входят:
- педаль;
- цилиндры нескольких видов: рабочий и главный;
- вилка для выключения;
- нажимной подшипник;
- трубопровод.
При выжимке сцепления, создается давление, которое благодаря штоку и поршню поступает к главному цилиндру. Затем следует перемещение вилки выключения и нажимного подшипника, чтобы передать усилия непосредственно к механизму.
Механическая часть сцепления оборудована:
- ведущим диском;
- диском с накладками.
- картером;
- нажимным пружинным диском;
- кожухом.
Данной детали отведена важнейшая роль, ведь без участия сцепления было бы невозможно переключать передачи и обеспечивать плавный ход автомобиля.
Данная часть авто включает в себя два моста (спереди и сзади), подвеску, раму и колеса. Рама предназначена для крепления всех элементов авто. Зачастую функции данной детали в легковых автомобилях исполняет его кузов. Мосты, размещенные спереди и сзади, поддерживают раму и кузов. Через них колеса получают вертикальную нагрузку. За счет подвески осуществляется связь кузова с колесами и мостами.
Автомобильные колеса обеспечивают устойчивость на дорожном полотне и позволяют ему двигаться.
Управление машиной осуществляется про помощи руля. Он позволяет задать желаемое направление движения. Но вся система управления имеет еще несколько составляющих:
- рулевая колонка;
- механизм руля;
- рычаги поворотов;
- соединительные тяги.
История разработки автомобильного двигателя
В переводе с оригинального латинского языка двигатель или мотор означает «приводящий в движение». Сегодня двигателем называют определенное устройство, предназначенное для преобразования одного из видов энергии в механическую. Самыми популярными сегодня считаются двигатели внутреннего сгорания, типы которых бывают разными. Первый такой мотор появился в 1801 году, когда Филипп Лебон из Франции запатентовал мотор, который функционировал на светильном газе. После этого свои разработки представили Август Отто и Жан Этьен Ленуар. Известно, что Август Отто первым запатентовал 4-тактный двигатель. До нашего времени строение двигателя практически не изменилось.
В 1872 году состоялся дебют американского двигателя, который работал на керосине. Однако данную попытку трудно было назвать удачной, поскольку керосин не мог нормально взрываться в цилиндрах. Уже через 10 лет Готлиб Даймлер презентовал свой вариант двигателя, который работал на бензине, причем работал довольно неплохо.
Рассмотрим современные типы двигателей автомобиля и разберемся, к какому из них принадлежит ваша машина.
Автомобиль от А до Я: устройство двигателя внутреннего сгорания
Новая рубрика, готовьтесь! Будет много познавательного текста с картинками.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является сердцем автомобиля. Главная особенность этих двигателей заключается в том, что воспламенение топлива происходит внутри камеры сгорания (КС), а не в сторонних внешних агрегатах.
В процессе работы тепловая энергия, выделяемая, вследствие, сгорания топлива, преобразуется в механическую.
По применяемому топливу
— легкие жидкие (газ, бензин)
— тяжелые жидкие (дизельное топливо)
— Бензиновые двигатели
Бывают двух типов: бензиновые карбюраторные и бензиновые инжекторные.
В первом случае смесеобразование (смешивания топлива с воздухом) происходит в карбюраторе или во впускном коллекторе с помощью форсунок. Далее, смесь попадает в цилиндр, сжимается и поджигается искрой от свечи.
Во втором же случае, топливо впрыскивается во впускной коллектор или в цилиндр с помощью инжекторов (распыляющие форсунки).
— Дизельные двигатели
Специальное дизельное топливо (ДТ) подается в определенный момент (не доходя до мертвых точек) в цилиндр под высоким давлением с помощью форсунки.
Движение поршня сжимает смесь еще сильнее, топливо нагревается, с последующим воспламенением горючей смеси (за счет высокого давления).
Такие двигатели характеризуются малыми оборотами и высоким крутящим моментом.
— Газовые двигатели
В качестве топлива, двигатель использует углеводороды. В основ, такие двигатели работают на пропане, но встречаются и другой газ в качестве топлива.
Главное отличие от других двигателей — высокая степень сжатия. Такие двигатели меньше изнашиваются благодаря тому, что топливо уже подается в газообразном состоянии. Также, экономичность газовых двигателей на лицо — газ дешевле бензина.
Стоит отметить и экологичность — отсутствует дымность двигателя.
По способу воспламенения
— от искры (бензиновые)
— от сжатия (дизельные)
По числу и расположению цилиндров
— Рядный двигатель
Наиболее распространенная компоновка, цилиндры расположены в один ряд перпендикулярно коленчатому валу. Такие двигатели просты в конструкции, но при большом количестве цилиндров — увеличивается размер двигателя в длину.
— V-образный
Для уменьшения длины агрегата, цилиндры располагают под углом от 60 до 120 градусов, при этом, продольные оси цилиндров совпадают с продольной осью коленчатого вала.
Двигатель получается довольно небольших размеров в продольном отношении (короткий).
Из минусов: довольно большая ширина двигатели и раздельные головки блока, что приводит к увеличению себестоимости при изготовлении.
— Оппозитный
Горизонтально-оппозитный двигатель имеет меньшие габариты по высоте, что позволит снизить центр тяжести всего автомобиля. Из плюсов можно выделить: компактность, симметричность компоновки.
Основная причина замены двигателя автомобиля
У вас в агрегате появились посторонние шумы, и знакомые специалисты советуют менять двигатель? Не спешите следовать чужим указаниям. Сначала ознакомьтесь с основными причинами, которые могут вызвать необходимость замены двигателя, и рассмотрите факторы, оказывающие влияние на этот процесс замены:
- Если срок эксплуатации вашего силового агрегата подошел к крайней точке и двигатель вышел из строя по причине предельного износа основных деталей, повреждения корпуса двигателя, в том числе в результате дорожно-транспортного происшествия или он потерпел гидроудар, в этих случаях двигатель подлежит безоговорочной замене;
- Также замена может быть произведена по причине желания автомобилиста улучшить характеристики своего автомобиля, например, заменив его родной двигатель на более мощный агрегат. Этот процесс называется тюнингом, и он сулит, кроме технических также и дополнительные документальные сложности при переоформлении автомобиля в ГИБДД.
В любом случае замена двигателя сопровождается обращением в ГИБДД. Несмотря на то, что с 2013 года двигатели перестали быть номерными агрегатами и в самых распространенных случаях перерегистрация при их замене не требуется, номер на двигателе в любом случае могут проверить, и если мотор принадлежал угнанному автомобилю или вовсе отсутствует, это не сулит ничего хорошего.
Системы
- охлаждение
- смазка
- питание
- зажигание
- выпуска отработавших газов
Рассмотрим механизмы двигателя подробнее.
Кривошипно-шатунный механизм
Данный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя.
В свою очередь, кривошипно-шатунный механизм состоит из:
1) блока цилиндров с картером;
2) головки блока цилиндра;
3) поддона картера двигателя;
6) коленчатого вала;
Основные системы двигателя
Система питания служит для подачи очищенного топлива и воздуха в цилиндры, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндров.
Система питания дизеля обеспечивает подачу дозированных порций топлива в определенный момент в распыленном состоянии в цилиндры двигателя.
Система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления горючей смеси в карбюраторе.
Система зажигания рабочей смеси в цилиндрах установлена в карбюраторных двигателях. Она служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя в определенный момент.
Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.
Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепловой режим.
Расположение составных частей различных систем двигателей показано на рисунке.
Рис. Составные части разных систем двигателей: а — карбюраторный двигатель ЗИЛ-508: I — вид справа; II — вид слева; 1 и 15 — масляный и топливный насосы; 2 — выпускной коллектор; 3 — искровая свеча зажигания; 4 и 5 — масляный и воздушный фильтры; 6 — компрессор; 7 — генератор; 8 — карбюратор; 9 — распределитель зажигания; 10 — трубка масломерного щупа; 11 — стартер; 12 — насос гидроусилителя рулевого управления; 13 — бачок насоса гидроусилителя; 14 — вентилятор; 16 — фильтр вентиляции картера; б — дизель Д-245 (вид справа): 1 — турбокомпрессор; 2 — маслоналивная труба; 3 — маслоналивная горловина; 4 — компрессор; 5 — генератор; 6 — поддон картера; 7 — шпилька-фиксатор момента подачи топлива; 8 — выпускной трубопровод; 9 — центробежный маслоочиститель; 10 — маслоизмерительный щуп
Блок цилиндров
Представляет собой цельноотлитую деталь, объединяющей цилиндры двигателя. На нем располагаются опорные поверхности для установки коленчатого вала, а к верхней части, как правило, крепится головка блока цилиндров.
Цилиндры в блоке делаются либо отлитыми заедино с блоком, либо представляют собой отдельные сменные втулки.
Также, блок отрабатывает еще, не менее важную, функцию — по отверстия в блоке под давлением подается масло для смазки.
Внутренние стенки цилиндров служат направляющими для поршней во время их перемещения.
Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах
Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.
Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.
Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом. В результате температура газов и их давление значительно возрастает.
Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.
Поршень
Цилиндрическая деталь, которая совершает возвратно поступательное движение внутри цилиндра.
Поршень состоит из: днища, уплотняющей части, направляющей части (юбка).
Форма днища зависит от возложенных на поршень задач. Вогнутое днище позволяет создать более рациональную камеру сгорания. Выгнутое — делает поршень прочнее, но уменьшается рациональность камеры сгорания.
Днище с уплотняющей частью образуют головку поршня. В уплотняющей части располагаются маслосъемные и компрессионные кольца.
Юбка поршня служит для направления движения в цилиндре.
Схема
Ниже на рисунке показана типичная схема устройства двигателя автомобиля (одного цилиндра).
На этой схеме четко показаны основные элементы:
A – Распределительный вал.
B – Крышка клапанов.
C – Выпускной клапан, через который отводятся газы из камеры сгорания.
D – Выхлопное отверстие.
E – Головка цилиндра.
F – Полость для охлаждающей жидкости. Чаще всего там находится антифриз, который охлаждает нагревающийся корпус мотора.
G – Блок мотора.
H – Маслосборник.
I – Поддон, куда стекает все масло.
J – Свеча зажигания, образующая искру для поджога топливной смеси.
K – Впускной клапан, через который в камеру сгорания попадает топливная смесь.
L – Впускное отверстие.
M – Поршень, который движется вверх-вниз.
N – Шатун, соединенный с поршнем. Это основной элемент, который передает усилие на коленчатый вал и трансформирует линейное движение (вверх-вниз) во вращательное.
O – Подшипник шатуна.
P – Коленчатый вал. Он вращается за счет движения поршня.
Также стоит выделить такой элемент, как поршневые кольца (их еще называют маслосъемными кольцами). Их нет на рисунке, однако они являются важной составляющей системы двигателя автомобиля. Данные кольца огибают поршень и создают максимальное уплотнение между стенками цилиндра и поршня. Они предотвращают попадание топлива в масляный поддон и масла в камеру сгорания. Большинство старых двигателей автомобилей ВАЗ и даже моторы европейских производителей имеют изношенные кольца, которые не создают эффективное уплотнение между поршнем и цилиндром, из-за чего масло может попадать в камеру сгорания. В такой ситуации будет наблюдаться повышенный расход бензина и «жор» масла.
Это основные элементы конструкции, которые имеют место во всех двигателях внутреннего сгорания. На самом деле элементов намного больше, но тонкостей мы касаться не будем.
Газораспределительный механизм
— впускных и выпускных клапанов.
Распределительный вал
Как правило (в современных автомобилях) расположен в верхней части головки цилиндров.
Неотъемлемой частью распредвала являются его кулачки. Их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов. Эти кулачки надавливая на рычаг толкателя клапана, открывают его, а «сбегая» с рычага, клапан закрывается от действия возвратной пружины.
Клапана
Клапан состоит из плоской шляпки (головки) и стержня. Причем, диаметр головки впускного клапана делают несколько больше, чем диаметр головки выпускного клапана (это делается для лучшего наполнения топливом цилиндров).
Подбор двигателя
Начинать весь процесс подбора нового агрегата стоит опираясь на старый, так как нужно выдержать не только параметры, но и желательно объем, это можно все сделать взяв технические данные с книжки для вашего автомобиля. Бывает и такое, что агрегат по объему и другим параметрам совпадает, а по крепежу не подходит, это называется поколение двигателей. Его тоже стоит соблюдать, так как после установки на раму возникнут проблемы с подключением вспомогательных приборов. Поэтому при подборе старайтесь максимально точно подобрать двигатель.
При покупке обращайте внимание на цену, так как могут подсунуть нерабочий агрегат за космическую цену, обычно стоимость б/у двигателя в хорошем состоянии составляет порядка 30 % от стоимости автомобиля, новый агрегат стоит обычно 50 % от стоимости автомобиля. Купить двигатель можно как в официального представителя в магазине, так и в сервисном центре, который обслуживает ваш автомобиль, на разборке или авторынке. На последнем есть большой риск покупки, агрегат может оказаться не рабочим и вместо хорошего мотора — купите груду металлолома. Ведь без установки на автомобиль его никак нельзя проверить. Так же стоит учесть, что двигатель не легкий по весу, если собираетесь покупать через интернет, придется выложить хорошую сумму за доставку.
