Из чего состоит машина: устройство основных частей автомобиля

Из наших статей вы получите информацию по следующим темам:

Устройство, конструкция автомобиля.
Рама, кузов, шасси.
Топливная эффективность, экологическая классификация.
Устройство двигателя автомобиля.
Электронные системы управления автомобилем.
Топливная система.
Бензиновые системы впрыска топлива.
Дизельные системы впрыска топлива.
Система охлаждения двигателя.
Система смазки.
Трансмиссия.
Коробка передач.
Сцепление.
Карданный вал
Подвеска.
Рулевое управление.
Тормозная система.

Материалы будут регулярно добавляться. Внимательно следите за нашим разделом «Статьи». Автомобильные технологии развиваются очень динамично. Если бы гению (первопроходцу серийных авто) в сфере автомобилестроения Генри Форду продемонстрировали современный транспорт, механизмы бы точно удивили его. Впрочем, не нужно даже быть Генри Фордом. Можно просто было родиться во второй половине прошлого века или в начале нынешнего, а теперь удивляться настоящим чудесам, которые –повсюду. Среди этих чудес:

Мехатронные системы (регулирования топливоотдачи двигателя, управления трансмиссией, силового управления навесным устройством, управления коробкой передач и сухим фрикционным сцеплением, антиблокировки тормозов автомобиля– ABS).
Гидравлические системы (гидравлическая тормозная система— must have, гидравлическая система автовождения Trimble Autopilot).
Системы навигации, включая как системы определения положения транспорта, так и системы дистанционного слежения за грузом.

Также современный транспорт немыслимо представить без электроники, технологий сетевого обмена. Кроме того, меняется сам подход к транспорту. Если ранее важно было просто создать эффективное средство передвижения, результативно использовать энергию топлива, современный производитель нацелен добиться максимально чистого выхлопа. По этой причине особое внимание уделяется модернизации систем контроля процессов воспламенения и горения топлива
Автомобильным инженерам, мехатроникам, механикам есть куда стремится при совершенствовании устройства автомобиля. Хорошо заработать в сфере транспортных технологий реально можно, но важно непрерывное желание для того, чтобы совершенствоваться (обучаться) и толковая начальная база. Да, любого мехатроника, электрика, механика оттачивает всегда практика, но формируют специалиста, прежде всего, именно уверенные знания автомобильных основ, конструкции, устройства автомобиля, его узлов и агрегатов.

Чтобы получить такие знания, главное иметь под рукой качественный источник для обучения. Представьте себе помещение в котором есть 4000 книг именно по транспортной тематике, при этом они обновляются почти каждый день и не надо рыскать в поисках нужного контента по просторам сети Интернет. И на практике такое «помещение» у вас легко может появится.

Это онлайн-платформа ELECTUDE. Причём это даже не просто комплексная база знаний по автомеханике, автоэлектрике, диагностике, но и площадка, с которой вы совершенно по-новому посмотрите на дистанционное обучение. Это не просто модный (а в этом году и вынужденный для многих) формат обучения. Это реальная возможность пошагово ликвидировать свои пробелы и отточить навыки посредством встроенного в систему виртуального тренажёра.

Конструкция автомобиля: от терминологии к отлаженной работе

Понятие «автомобиль» сочетает в себе два слова:

Autos в переводе с греческого самостоятельность.
Mobile (в переводе с французского – движение).

Сочетание, которое лучше всего отражает суть понятия. При этом «самостоятельность» и способность к «движению» требуют особенного контроля за безопасностью и надёжностью.

Для этого важно глубокое понимание всех взаимосвязей в работе автомобильных механизмов и систем. Задача производителей и специалистов в сфере ремонта – обеспечить узлам исправность, отлаженную работу. Это огромная ответственность, для которой нужны не только готовность к принятию решений, но и быстрое ориентирование в физических законах, особенностях техники.

Полезный совет

Нельзя выучиться автомобильной механике, электрике, мехатронике раз и навсегда. Учиться нужно каждый день. Единственное: у вас есть выбор – можно хаотично смотреть отдельные телевизионные программы, ролики в Интернете, читать новые учебники и публикации, а можно учиться пошагово (модульно), например, задействуя LMS ELECTUDE. Сначала вы, например, получаете максимальную «прокачку» по основам ДВС, затем «штудируете» бензиновые двигатели, потом проходите отдельные тренинги по оттачиванию конкретных навыков на встроенном тренажёре (он является важной составной частью платформы ELECTUDE).

Общее устройство автомобиля

Конструкция автомобиля не так уж и сложна, как может показаться на первый взгляд. Совершенно любое транспортное средство состоит из пяти основных частей – мотор, ходовая часть, трансмиссия, кузов, электрооборудование и система управления.

Мотор

Двигатель – сердце автомобиля, задачей которого является преобразование тепловой энергии (сгоревшего топлива) в энергию механическую. После чего она передается через трансмиссию на колеса.

Ходовая часть

Множественные узлы и агрегаты, заставляющие автомобиль двигаться, относят к ходовой части – мосты, колеса и подвеска (задняя и передняя).

Трансмиссия

Основные составляющие трансмиссии:

ведущий мост;
коробка передач (КПП);
ШРУСЫ;
сцепление.

Задачей трансмиссии является передача крутящего момента на колеса машины с вала двигателя.

Электрооборудование и система управления

Составляющие электрооборудования:

батарея (АКБ);
электропроводка;
генератор.

Механизм управления автотранспортным средством представлен рулем, связанным с передними колесами. С помощью руля определяется угол поворота и направление движения автомобиля. Тормоза – еще одна важная составляющая системы управления ТС, отвечающая за снижение его скорости и полной остановки.

Кузов

Практически все агрегаты и узлы крепятся к несущей части автомобиля – кузову.

Составляющие кузова:

лонжероны;
крыша транспортного средства;
днище;
моторный отсек;
прочие навесные составляющие.

Это разделение весьма условно, поскольку все детали в автомобиле, так или иначе, взаимосвязаны.

Конструкция ТС постоянно совершенствуется, все больше начиняется электроникой, автоматикой. Производители работают над повышением безопасности эксплуатации ТС, топливной экономичности, снижением уровня шума и токсичности выхлопных газов.

Основные узлы и агрегаты автомобиля

Автолюбитель может поверхностно изучить эти схемы с описанием, не углубляясь.

Двигатель внутреннего сгорания

Мотор — основная часть любого автомобиля. Именно двигатель внутреннего сгорания был популярен долгие годы и устанавливается до сих пор.

Существует две разновидности моторов:

дизельный;

Дизельный двигатель внутреннего сгорания

бензиновый.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания
В первом моторе горение происходит благодаря высокой температуре в цилиндре. Смесь сжимается, что и приводит к воспламенению. Для питания таких движков используется дизельное топливо. Агрегаты имеют небольшой расход и большой крутящий момент, однако меньшую мощность. Хорошо подходят грузовикам.

Бензиновый двигатель появился гораздо раньше и до сих пор является самым многочисленным. У него ряд своих преимуществ и недостатков, например, он мощнее дизеля, но не такой экономичный. Используется на легковушках и грузовиках, но большее применение нашел в автоспорте.

Кузов

Кузов — основа автомобиля. На него устанавливают шасси, сиденья, электрооборудование. Кабина авто обеспечивает защиту водителя и пассажиров от погоды, столкновений с другими автомобилями. Кузов в легковых авто является несущей частью, так как именно на него крепится подвеска и двигатель. Подобная конструкция всегда выполняется из металла, но история знает немало автомобилей, когда применялись пластик и дерево.

Элементы кузова автомобиля

Рулевое управление

Рулевое управление появилось вместе с первыми способами передвижения. Из примитивных механизмов рулевое управление стало отдельной самостоятельной частью машины.

Устройство рулевого управления автомобиля

Простыми словами, это набор деталей, которые преобразуют мускульную силу человека в механическое усилие и изменяют поворот колес. Чтобы упростить это усилие, придумано два вида усилителей:

электрический;
механический;

Электроусилитель руля помогает крутить вал при помощи электродвигателя, а ГУР воздействует на поршни, толкающие рулевые тяги.

Подвеска

Подвеска автомобиля появилась от слова «подвешивать» колеса. Закрепить их жестко к кузову нельзя: все вибрации и удары от ям будут передаваться на водителя и пассажиров, что не очень приятно. Машина должна быть комфортной.

Подвеска влияет не только на комфорт в салоне. Это важная часть управляемости автомобиля. Тип подвески определяет назначение машины. Существует два вида:

зависимая — для внедорожников и грузовиков;
независимая — для легковушек;

Каждая из схем реализуется по-своему и может быть многорычажной или подвеской типа МакФерсон. Первый тип — самый дорогой и используется сейчас на престижных автомобилях. Он мягкий и комфортный. Второй — называется европейским типом подвески большинства современных автомобилей. Самый дешевый, простой и распространенный.

Трансмиссия

Чтобы взобраться в гору, используя максимальный крутящий момент, а потом быстро разогнаться с горы и набрать максимальную скорость, производители авто придумали коробку переключения передач (КПП). Одной из самых распространенных КПП принято считать механическую, где автовладелец сам выбирает передачу в зависимости от скорости, оборотов и нагрузки. Переключение передач — сложный процесс, которому нужно некоторое время учиться.

Но механику постепенно вытесняют «автоматы» или АКПП — автоматическая коробка переключения передач. В такой коробке все действия по переключениям автоматизированы. Есть несколько разновидностей:

классический автомат — с гидротрансформатором;

Коробка передач с гидротрансформатором

вариатор;

Устройство вариаторной коробки передач

роботизированная трансмиссия;

Роботизированная коробка передач

АКПП хуже подходят для бездорожья, но с ними гораздо удобнее в пробках. Механика намного надежнее, но на ней неудобно перемещаться по городу.

Тормозная система

Тормоза всех современных легковушек — гидравлические.

Схема устройства тормозной системы автомобиля

Принцип действия:

Водитель жмет педаль тормоза, воздействуя на главный тормозной цилиндр.
Тормозной цилиндр сжимает жидкость внутри системы, и она передает усилие на рабочий тормозной цилиндр колеса.
Колодки разжимаются или сжимаются, и останавливают барабан или специальный тормозящий диск.

Независимый от основной части тормозов — «ручник» или ручной тормоз — фиксирует автомобиль во время стоянки или даже останавливает его, когда основные тормоза отказали.

Электрооборудование

Полная электризация машин не за горами. Большая часть блоков в машине управляются, диагностируются и работают за счет электроники: КПП, тормоза, двигатель. Основным направлением развития электрики в автомобилях было, есть и будет — создание электрических моторов.

Система электрооборудования автомобиля

Принцип действия зажигания

Совокупность приборов, отвечающая за появление искры в необходимый момент, именуется системой зажигания и является частью электрооборудования. Нормальная работа бензинового двигателя невозможна без системы зажигания. Выделяют три основных вида систем зажигания, схожих по принципу действия, но различающихся по конструкции.

Виды:

электронная;
контактная;
бесконтактная.

Устройство системы зажигания

Источник питания

Когда машину заводят, источником питания выступает аккумулятор, после, эта функция передается генератору (во время работы двигателя).

Замок зажигания

Устройство, использующееся для передачи напряжения.

Накопитель

Устройство необходимое для накопления необходимой энергии. Бывают индукционные (в виде катушки) и емкостные накопители.

Распределитель энергии

Система представляет собой блок и коммутатор. Распределитель может быть электронным либо механическим. Отвечает за подачу энергии.

Свеча

Фарфоровый изолятор с двумя электродами, расположенными близко друг с другом. Отвечает за создание искры для воспламенения.

Основные этапы работы зажигания:

накопление и подача необходимого уровня заряда;
высоковольтное преобразование;
момент распределения;
образование искры;
воспламенение топлива.

Принцип действия двигателя

Устройство двигателя:

система зажигания обеспечивает подачу тока на свечу для получения искры;
система охлаждения отводит тепло от стенок цилиндра и головок, предотвращая перегрев двигателя;
система питания отвечает за подготовку новой порции рабочей смеси (топливо + воздух);
механизм газораспределения отвечает за своевременный впуск новой порции рабочей смеси, и выведение отработавших газов;
кривошипно-шатунный механизм преобразует движение (возвратно-поступательное) поршней во вращательное движение коленчатого вала;
система смазки отвечает за подачу масла к трущимся поверхностям.

Сейчас в большинстве автомобилей используется четырехтактная система сгорания для преобразования топлива в энергию. Для правильно работы двигателя компрессия в цилиндрах должна соответствовать значениям от 11 до 15.

Цикл сгорания:

впускается топливно-воздушная смесь (такт впуска);
смесь сжимается и возгорается (такт сжатия);
смесь сгорает и толкает поршень вниз (такт расширения);
продукты горения выпускаются (такт выпуска).

Внутри цилиндра двигателя расположена камера, в которую вводится смесь с воздухом (либо по отдельности), где и происходит сгорание топлива. При сгорании тепловая энергия преобразуется в механическую энергию. После, продукты сгорания выводятся из цилиндра, а на их место поступает новая порция топлива. Совокупность этих процессов является циклом работы двигателя.

Принцип действия сцепления

Связующее звено между КПП и двигателем, подключающее и отключающее первичный вал коробки от маховика коленчатого вала называется сцеплением. На механике передачи переключаются только, когда сцепление выжато.

Конструкция узла сцепления:

нажимной диск или «корзина»;
вилка привода выжимного подшипника;
выжимной подшипник;
ведомый диск;
система привода;
педаль выключения сцепления.

По количеству ведомых дисков сцепление делится на однодисковые и многодисковые.

В однодисковом варианте корзина находится в связке с маховиком и вращается с ним. Все вращение передается на коробку передач, поскольку в ведомом диске находится шлицевая муфта, в которую входит вал КПП. Для переключения передачи водитель жмет на педаль, чем запускает следующие процессы:

на вилку сцепления передается давление через систему привода сцепления;
вилка, в свою очередь, двигает муфту выжимного подшипника вместе с ним к пружинам корзины;
подшипник оказывает давление на лапки корзины;
лапки на время отсоединяют диск от маховика.

Когда водитель отпускает педаль, подшипник отделяется от пружин и корзина сцепляется с маховиком.

В двухдисковых вариантах используется корзина, имеющая две рабочие поверхности и два диска сцепления. Ограничительные втулки и система регулировки синхронного нажатия расположены между рабочими поверхностями ведущего диска. Процесс отсоединения маховика происходит, как и в однодисковом сцеплении.

Виды сцепления:

механическое;
гидравлическое (самый распространенный вариант);
электрическое;
одно — и многодисковое.

Работа частей трансмиссии

Сцепление служит для того чтобы разъединять коробку передач (КП) от двигателя, затем их плавно соединять при переключении передач и при трогании с места.

КП меняет крутящий момент, передаваемый от коленчатого вала к карданному. Блок КП отключает соединение мотора с карданной передачей настолько, насколько это необходимо для движения автомобиля задним ходом.

Главной функцией карданной передачи является передача крутящего момента от КП к главной передаче под разным углом.

Основной функцией главной передачи является передача крутящего момента под углом в девяносто градусов от карданного вала через дифференциал к приводным валам основных колес.

Дифференциал вращает ведущие колеса с различной частотой при поворотах и неровной поверхности.