Как устроен современный автомобиль

Автоликбез или устройство автомобиля для чайников (5 фото)

Общая схема функционирования двигателя внутреннего сгорания

Начнем с двигателя.

Принцип работы реального ДВС

Коробка переключения передач

О каждой по порядку.

Сцепление механической КПП

Рассматривать, как работает механическая коробка передач необходимо с принципа работы сцепления. Сцепление нужно для того, что бы прерывать подачу крутящего момента от двигателя к колесам при переключении передач и при трогании с места. Подробнее смотрите на видео.

Механическая КПП

Ну а в этом видео на мой взгляд подробно разжевано, как работает сама КПП и синхронизаторы. Видео старое, но принципы работы МКПП остались прежними.
Идем дальше.

Гидротрансформатор автоматической КПП.

Гидромеханическая АКПП

Идем дальше.
Ок, крутящий момент от двигателя передали на КПП. Что дальше?
А дальше самая веселуха. Гидромеханическая АКПП в корне отличается по конструкции от механической МКПП. В ней отсутствуют привычные парные зубчатые зацепления. Вместо них применяется набор планетарных редукторов.
Их работа, а так же работа гидротрансформатора наглядно представлены на видео.
Видео, правда старое, 80-х годов, но с тех пор изменился лишь принцип управления элементами АКПП. Раньше он был исключительно гидравлическим, теперь же он полностью электронный: информация с датчиков скорости, положения педали газа и других анализируется в электронном блоке управления и он принимает решения о том, какую передачу выбрать. Количество передач в АКПП зависит от количества планетарных рядов и связей между ними. Раньше, когда не было жестких экологических требований и бензин был дешевым, двигатели делали мощными и не требовалось большого числа передач в АКПП, т.к. двигателю хватало сил вытягивать в широком диапазоне частот вращения коленвала.
Первые АКПП в 50-х годах в Америке были всего с 2-мя передачами. Кстати, наш любимый ЛИАЗ 677 имел АКПП с 2-мя передачами. Потом, в 70-х их стало 3, но тогда двигатели были 6-8ми литровые и проблем не было. В 80-х с подорожанием нефти появились малолитражки с 4-я передачами.
Современные автомобили имеют в АКПП 6-8 передач и больше.

Вариаторные АКПП (CVT)

Роботизированные коробки передач

Дифференциал

Давайте теперь разберемся, как же крутящий момент передается от коробки передач к колесам? Вал-то один, а колес 2 или 4 в зависимости от привода.
Для этого служит такая штука, как дифференциал.
Дифференциал служит для распределения подводимого к нему крутящего момента между выходными валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.
По месту расположения дифференциалы подразделяют на:
— межколесные (распределяющие вращающий момент между ведущими колесами одной оси)
— межосевые (распределяющие момент между главными передачами двух ведущих мостов)
— центральные (распределяющие момент между группой ведущих мостов)
По конструкции и принципу действия их условно можно разделить на:
1. Свободные
2. С блокировкой. а их в свою очередь можно разбить на:
а. С жесткой блокировкой
б. С дисковой блокировкой
в. С блокировкой вискомуфтой
г. С винтовой блокировкой
д. Активные дифференциалы

Свободный дифференциал

Принцип действия простейшего свободного дифференциала разобран на видео. Комментарии излишни

Источник

Из чего состоит автомобиль: основные части автомобиля

Устройство современного автомобиля

Автомобильная промышленность не стоит на месте, и все время совершенствуется, в связи с этим происходит постоянная смена составляющих автотранспорта, тем не менее базовые узлы и агрегаты остаются неизменными:

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатели разделяют на несколько видов, это разделение производится по виду топлива используемого при работе. Двигатели бывают дизельные, бензиновые, газовые и комбинированные. Состав всех двигателей практически одинаковый, он состоит из следующих узлов:

Принцип работы превратить тепловую энергию в механическую энергию. Топливовоздушная смесь попадает в камеру сгорания через впускной клапан, путем разряжения, созданного поршнем в цилиндр. Затем происходит сжатие смеси за счет движения поршня вверх при закрытых клапанов.

В момент критического сжатия подается искра, которая воспламеняет смесь и заставляет поршень двигаться вниз, затем происходит открытие выпускного клапана и выхлопные газы попадают в выпускной коллектор. Работа дизельного двигателя немного отличается, там воспламенения происходит при сильном сжатии без подачи искры.

Также в последнее время все чаще встречаются гибридные двигатели и электрические двигатели. В гибридном исполнении используется двигатель внутреннего сгорания для вращения генератора, а колеса приводятся в движение электромотором. Основным отличием является наличие аккумуляторных батарей. Электромобили приводятся в движение электромотором, а энергия поступает от аккумуляторов.

Трансмиссия

Трансмиссия также имеет несколько вариантов исполнения в зависимости от привода автомашины.

В состав трансмиссии авто с передним приводом входит коробка перемены передач и привода с шарнирами равных угловых скоростей.

Коробка передач тоже имеет варианты исполнения такие, как:

В состав трансмиссии заднеприводной машины дополнительно включены карданная передача и задний мост или редуктор. В мосту реализация передачи крутящего момента организована полуосями, а в редукторных версиях, также шарнирами равных угловых скоростей.

Трансмиссия полноприводного автомобиля также имеет варианты исполнения:

Надо отметить, что также встречаются смешанные варианты реализации полного привода.

Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к колесам автомобиля.

Кузов автомобиля

Имеет множество вариаций:

И еще множество различных вариаций без учета коммерческого транспорта. Кузов авто играет одну из самых важных ролей в безопасности водителя и пассажиров, а также важной составляющей кузова являются, его аэродинамические свойства, что позволяет уменьшить расход топлива и увеличить скоростные показатели. В состав кузова входят такие детали, как: двери, крышка багажника, капот, бампера, стекла, уплотнители, основа кузова с боковыми панелями, крыльями и крышей.

Салон автомобиля или зона комфорта

Салон современного автомобиля обладает высоким уровнем комфорта, за счет множества систем автомобиля. Устройство кондиционирования обеспечивает создание комфортного микроклимата в салоне автомобиля в независимости от погоды на улице. На некоторых моделях автотранспорта установлен многозонный климат контроль, который организовывает микроклимат для каждого отдельного пассажира.

Сиденья автомобиля стало иметь множество регулировок, так что любой водитель или пассажир может настроить сиденья под себя для комфортной посадки. А также в сиденьях имеются функции подогрева, охлаждения и даже массажа. Многие автомобили на данный момент оборудуются датчиками света и дождя, что, несомненно, создает комфорт водителю.

И не стоит забывать о вспомогательных системах: парковочный радар, обзорные камеры по периметру автомобиля, помощник при парковке. Мультимедийные устройства позволяют не только прослушивать аудио-файлы, но и также просматривать видео и имеют выход в интернет, во многих системах установлен bluetooth, что позволяет производить общение по телефону с помощью мультимедиа, не отвлекаясь от управления транспортным средством.

Электронные системы автомобиля

Современные автомобили полностью окутаны электроникой начиная от блока управления двигателем, заканчивая датчиками давления в колесах. Управления двигателем и другими функциями осуществляется программным способом по средствам ЭБУ (электронного блока управления).

Управления тормозной системой производится по средствам датчиков и блока управления ABS. А также по средствам электроники производится управление антипробуксовочной функцией. На современном автомобиле практически 90% элементов имеют связь с электроникой.

Подвеска автомобиля

Задняя подвеска автомобиля разделяется на зависимую подвеску и независимую. Зависимая подвеска реализована балкой, амортизаторами, пружинами. Встречаются варианты рессор вместо пружин или пневмобалонов. Независимая подвеска состоит из полурамника с рычагами, такая подвеска более мягкая и комфортная в отличие от зависимой подвески.

Передняя подвеска также имеет рычаги, поворотные кулаки, стабилизатора, амортизаторы и пружины или варианты. На внедорожниках можно встретить торсионную подвеску. Отличие такой подвески в использовании торсиона вместо пружин.

Рулевое управление

Рулевое управление состоит из реечного механизма, соединенного с рулевым колесом по средствам рулевых карданных передач, усилителя руля (гидропривод или электропривод). Гидроусилитель работает за счет гидравлического масла, нагнетаемого насосом в рулевую рейку, электроусилитель организован электромотором, установленным непосредственно на рулевом механизме.

Тормозная система

Эти системы различают по принципу работы гидравлическая и воздушная тормозные системы. Воздушная система в большинстве случаев реализована на грузовых транспортных средствах и работает за счет давления воздуха, накачиваемого в баллоны компрессором.

Гидравлическая тормозная система состоит из главного тормозного цилиндра с вакуумным усилителем, рабочих тормозных цилиндров, тормозных дисков или барабанов, тормозных колодок, стояночной тормозной системы. Работа данной системы заключается в передачи порции тормозной жидкости к рабочим тормозным цилиндрам, в результате происходит воздействие на тормозные колодки, которые останавливают диск, а соответственно и транспортное средство.

Это лишь основные системы автомобиля и не стоит забывать, что любой вид транспорта является технически сложной конструкцией, состоящей из множества систем, взаимодействующих между собой.

Источник

Подробное устройство автомобиля для начинающих

Каждому владельцу машины должно быть известно общее устройство автомобиля. Знания дадут возможность раскрыть принцип функционирования современного транспортного средства и его строение. Одним словом, узнать всё о машинах.

Рама и кузов

Как и человек, машина имеет собственный скелет — каркас. На нём держатся все навесные системы и элементы. Правильнее называть его остовом или несущей системой. Она, в свою очередь, бывает рамной или безрамной, рамно-кузовной. Главное предназначение остова — крепить, держать все основные агрегаты и системы автомобиля, воспринимать нагрузки при движении.

В основе рамного строения автомобиля лежит жёсткая стержневая схема — рама. На неё крепят все основные узлы автомобиля, включая и сам кузов. Подобная конструкция характерна для тракторов, грузовых автомобилей и некоторых крупных внедорожников. Рама должна быть очень прочной, но одновременно лёгкой и технологичной.

Основными деталями такого шасси являются две или более (зависит от конструкции авто) продольно расположенные балки, соединённые поперечинами. Это и есть лонжероны, которые так часто вызывают интерес новичков. Наибольшее распространение получили клепаные рамы, простые в изготовлении и более технологичные. С другой стороны, они не подходят для тяжёлых автомобилей. Здесь целесообразнее использовать цельносварные рамы. А при мелкосерийном производстве некоторых авто применяют болтовое соединение. Сам кузов крепится на раму с помощью особых кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, уменьшающими вибрации.

Безрамный кузов сам является опорой, несущей составляющей. Изготавливать его, обслуживать и ремонтировать гораздо сложнее. Несмотря на это они вытеснили рамы, стали повсеместно применяться в создании современных легковых авто. В первую очередь из-за меньшей массы и превосходной устойчивости за счёт низкого центра тяжести. К тому же по безопасности безрамная конструкция лучше всех остальных систем. Первый в мире автомобиль с такой системой — Lancia Lambda 1922 года выпуска.

Часто несущий кузов сравнивают со скорлупой яйца. Как известно, его очень трудно сломать продольно, так как вся сила не концентрируется в одном месте, а рассеивается по всей площади. Так и целиком безрамная или рамно-несущая конструкция автомобиля, состоящая из множества панелей, приваренных между собой, образует прочную единую конструкцию. Примечательно, что даже стёкла такого кузова берут определённую часть нагрузки и влияют на общую жёсткость.

Кузова принято различать и по основным типам. Например, легковые автомобили выпускаются в виде седана, хэтчбека или универсала. Существуют и другие разновидности, но они не столь распространены. Наиболее популярен седан, который разделён конструктивно на три части: моторный отсек, салон и багажник. А вот хэтчбек не имеет отдельного багажного отсека. Последний соединён с салоном, что вызывает определённые неудобства. Зато хэтчбек компактнее седана и легче, что положительно сказывается на расходе горючего и маневренности. Универсал же рассчитан на высокие нагрузки, оснащён багажником огромных размеров. Такой кузов у всех современных внедорожников.

Кузов делают из высокопрочной стали, проходящей несколько этапов обработки. Как правило, стараются использовать тонкие листы металла, чтобы уменьшить общую массу автомобиля.

Панели крепятся между собой точечной сваркой. Это пока что лучшая технология скрепления, так как надёжна и позволяет уменьшить количество кромок и острых углов, наиболее чувствительных к ржавлению.

Кузов автомобиля состоит из:

Двигатель

Устройство автомобиля невозможно представить без главного источника механической энергии, приводящего его в движение. Пока наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания, хотя постепенно и вытесняются гибридными и электрическими разновидностями.

В каждом ДВС имеются цилиндры и поршни. В них происходит преобразование тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива. Данный процесс повторяется несколько сотен раз в минуту, чтобы обеспечить непрерывное и быстрое вращение коленвала. Последний передаёт крутящий момент дальше, непосредственно на приводы колёс.

Более всего распространены четырёхтактные моторы. Они названы так из-за 4-х основных процессов или тактов, происходящих в цилиндрах за один ход поршня. Сначала происходит впуск топливно-воздушной смеси в камеру сгорания, затем сжатие горючего, потом воспламенение посредством подачи искры свечой и выпуск отработанных газов. В процессе этих четырёх тактов образуется рабочий ход или крутящий момент, передаваемый через шатун на коленвал.

Виды двигателей и их отличия

Все поршневые ДВС отличаются по типу впрыска. Не так давно были популярными и карбюраторные типы зажигания, но они уступили место инжекторным или впрысковым системам.

В устройстве автомобиля для чайников инжекторные двигатели классифицируются по типу впрыска упрощённо:

Силовые установки принято различать по типу питания:

Известны также движки типа VR (Mitsubishi Galant), особенностью которых является малый угол развала. Такой мотор меньше в длину и ширину, чем обычные V-6 или V-8. Ещё один редкий агрегат внутреннего сгорания — W12. Здесь цилиндры располагаются сразу в три ряда.

Помимо поршневых двигателей, сегодня постепенно входят в моду и другие виды агрегатов:

Трансмиссия

Связующее звено между двигателем и колёсами называется трансмиссией. Этот незаменимый проводник выполняет несколько функций в автомобиле:

Современные трансмиссии бывают разного типа: классические, электрические, гидрообъёмные, гибридные. Конструкция включает ведущий и зависимый мосты. Различают передний, задний или полный привод на все четыре колеса.

Сцепление

По-другому — муфта. Она служит для короткого разъединения мотора с коробкой передач и плавного их соединения во время переключения скоростей. Также сцепление защищает детали от чрезмерных нагрузок при резких торможениях или ускорениях.

Стандартное однодисковое сцепление включает корзину, вилку, подшипник и диск с феродо. Механизм приводится в действие от троса, проложенного от педали в салоне до вилки включения.

Механическая КПП

Механизм для ступенчатого изменения передаточного числа. Выбор скорости на МКПП осуществляется вручную, водителем автомобиля. Основная функциональная составляющая такой коробки реализуется за счёт механических устройств, поэтому она так и названа.

Различают двухвальные и трёхвальные коробки. Здесь есть главный, второстепенный и промежуточный валы. Для безударного и комфортного переключения скоростей предусмотрены синхронизаторы. Образец двухвальной КПП установлен на Ваз 2104, 2105, 2109.

Автоматическая КПП

Новый вид трансмиссии, которая бывает нескольких типов:

Автоматическая коробка позволяет максимально плавно переключать скорости, сохраняя целостность сцепления длительное время. За счёт этого АКПП может адаптироваться под разный стиль вождения. А варианты с возможностью ручного переключения дают машине отличную динамику.

Устройство автомата довольно сложное. Состоит он из гидроблока, планетарных механизмов, фрикционов и других, не менее важных элементов. Особые функции здесь выполняют разнообразные датчики.

Управление автоматической коробкой осуществляется посредством селектора. Рабочие режимы зависят от выбранного положения: P, N, R, D. На внедорожниках с большим числом диапазонов работы используются дополнительные режимы: S, L, OFF и т. д. Также имеются отдельные кнопки типа Snow, Shift, Sport. Они характеризуют работу автомата в зависимости от внешних условий.

Колеса и подвеска

Автомобильная подвеска — это система, включающая несколько узлов и элементов. Именно она обеспечивает связь между кузовом и колёсными приводами. Но основная её задача — снижать вибрации, удары и толчки, которые неизбежны во время передвижения автомобиля, особенно по неровным дорожным покрытиям. Одновременно ходовая часть обеспечивает непрерывный контакт колёс с асфальтом, эффективно передаёт ведущее усилие и контролирует тормоза.

Подвеска имеет сложную конструкцию, несмотря на кажущуюся простоту. Она состоит из следующих частей:

Классифицируются современные автомобильные подвески на три основных типа:

Зависимая подвеска проста и надёжна, но плохо управляется, на высоких скоростях менее комфортна. А вот независимый вариант отличается превосходной управляемостью и высоким удобством, но менее надёжен при эксплуатации. Промежуточное решение — использование полузависимой ходовой, чаще устанавливаемой сзади на бюджетные модели авто.

Тормозная система

Позволяет замедлять движение машины, вплоть до её полной остановки. Незаменима система во время экстренных ситуаций, а также когда автомобиль надо удерживать от самопроизвольного движения вниз. Автомобильные тормоза включают несколько подсистем: ручную, запасную, вспомогательную, антиблокировочную. Их совокупность называется тормозным управлением.

Задача основной тормозной системы — регулировать скорость движения машины, останавливать транспортное средство в случае необходимости. Состоит она из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). На современных легковых авто чаще используется гидропривод, реже — электрический, пневмо или комбинированный варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения применяются вакуумный усилитель и регулятор.

При отказе или неисправности главного тормоза (разгерметизация одного из контуров и понижение уровня жидкости до критического) задействуется резервная тормозная система. Работает она как самостоятельный узел или вкупе с ручником.

Ручной или стояночный тормоз, оснащённый механическим приводом, предназначен для:

Коэффициенты эффективности замедления автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч при усилии на педаль до 50 кг основной системы и подсистем:

Принцип функционирования тормозов прост. После нажатия на педаль тормозное усилие передаётся на колёсные механизмы. Последние прижимают к дискам колодки, тем самым останавливая вращение.

Электрооборудование и системы помощи водителю

Многое в машине контролируется электрикой. Она довольно сложная, но значительно облегчает процесс вождения и делает пребывание в салоне максимально комфортным. Именно она запускает двигатель, поддерживая его в рабочем состоянии. Блок управления, аккумулятор, генератор, распределитель, искрообразующие свечи, — всё это отдельные части автомобиля, без которых невозможно представить его нормальное функционирование.

Второстепенными элементами автоэлектрики являются источники освещения: фонари, габаритные огни, поворотники, подсветка салона и т. д. Сюда же относится звуковой сигнал, всевозможные датчики и регуляторы.

К электрооборудованию можно причислять и системы, призванные улучшать курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.

На многих автомобилях в тормозной привод встраивается ABS. Эта конструкция с несколькими датчиками, модуляторами и блоком управления призвана предотвращать блокировку и скольжение колёс во время торможения. АБС позволяет управлять траекторией автомобиля, обеспечивая равномерное и прямолинейное торможение.

Система отлично помогает в освоении тонкостей водительского мастерства, предназначена в первую очередь для новичков. Опытному шофёру, знакомому с экстремальным типом вождения не понаслышке, АБС позволяет расслабиться.

Такая же активная система безопасности, ставшая в наше время неизменной частью комплектации автомобиля. Это важнейшее дополнение, помогающее улучшить курсовую устойчивость вкупе с ABS и EBD.

Подробнее о функциях ESP:

ESP оснащена множеством датчиков, расположенных почти на всех органах управления авто.

Системы помощи при парковке

Они разнообразны, получили широкое распространение в последние годы.

В автошколе начинающего автомобилиста специально не знакомят с этими системами, чтобы научить парковать машину по зеркалам. Тем не менее почти все современные автомобили оборудуются помощниками, особенно задним парковочным радаром, так как это повышает комфорт управления.

Задний парктроник состоит из датчиков, блока управления, монитора и звукового динамика. Он начинает работать после включения задней передачи, контролируя расстояние до ближайшего препятствия.

Адаптивный круиз-контроль (ACC)

Это дальнейшее развитие системы круиз-контроля, поддерживающей заданную постоянную скорость движения. ACC устанавливается многими автопроизводителями: Mitsubishi, Toyota, Volkswagen, BMW. В неё входит управляющий блок, исполнительные устройства и датчик, определяющий расстояние. Последний называют лидаром.

Контролёр получает информацию от датчиков. Благодаря встроенному программному обеспечению происходит сравнение параметров со стандартными значениями. Адаптивный круиз-контроль работает в диапазоне скоростей от 0 до 200 км/ч. Некоторые модели оснащаются дополнительными подсистемами, оказывающими воздействие на тормоз и пуск двигателя.

Противоугонная система

Данное устройство представляет собой группу технических средств, монтируемых на автомобили с целью защиты их от угона и несанкционированного использования.

Современные противоугонные комплексы — это:

Сигналки различаются по типу информирования:

Блокирующие комплексы или иммобилайзеры бывают контактными и бесконтактными. Они имеют возможность блокировать важные агрегаты автомобиля — двигатель, коробку передач, руль, тормоз.

Наконец, противодействующие устройства предназначены для прямого физического воздействия на злоумышленника, например, посредством электрошокера или слезоточивого газа, громкого шума.

Устройство автомобиля для начинающих представленными выше системами не ограничивается. Но основные узлы и агрегаты были частично рассмотрены.

Источник