С момента изобретения Карлом Бенцом в 1885 году первого автомобиля, работающего от бензинового двигателя, основные компоненты устройства машин остаются неизменными независимо от модели или бренда – это мотор, шасси и кузов. Конечно, современную версию своего изобретения этот немецкий новатор вряд ли узнал бы: внешний вид, внутреннее устройство претерпели ряд изменений в сторону усложнения, многие процессы автоматизировались. При этом даже поверхностное знакомство с автомобильной конструкцией и минимальное знание о принципах работы отдельных составных частей поможет владельцу автомобиля сэкономить на диагностике возникающих проблем, а иногда и ремонтных работах.
Главные составные элементы автомобиля: кратко
Обладателем наиболее сложного внутреннего устройства является двигатель, который приводит автомобиль в движение. Во время сжигания бензина или газа в двигателе образуется тепловая энергия, которую коленвал и поршни трансформируют в механическую. В передовых современных двигателях этот процесс устроен намного сложнее, но смысл сохраняется тот же: механическая энергия нужна в качестве стимула для передачи крутящего момента колёсам.
За передачу крутящего момента для движения автомобиля вперёд или назад отвечает трансмиссия, в состав которой входит коробка передач, карданная передача, сцепление, ведущий мост.
Механическую основу, за счёт которой автомобиль движется, составляет ходовая часть: подвески, колеса, ведущие мосты. Управляет же движением водитель за счёт рулевой и тормозной систем.
Заключительным элементом внутренней структуры автомобиля является электрооборудование:
- аккумулятор, без которого невозможно зажигание двигателя;
- генератор, заряжающий аккумулятор;
- проводка и другие элементы, присутствие которых обусловлено техническими характеристиками конкретной машины (бортовой компьютер, система навигации, сигнализация, датчики движения, механизмы управления и торможения и т. д.).
Несущая конструкция, соединяющая все эти компоненты в единое целое – кузов автомобиля. Он также состоит из нескольких составных частей: стационарных и навесных. К числу первых относят днище, лонжероны, моторный отсек, крышу. Навесными считают крылья, капот, крышку багажника, двери, бампер.
Виды двигателя и его устройство
Двигатель – это сложный агрегат, состоящий из системы зажигания, питания, охлаждения, смазки, механизмов распределения газа и преобразования поршневого движения во вращение коленвала.
В зависимости от типа топлива двигатели бывают работающими на бензине, дизельном топливе, газе, электричестве, а также гибридные. Мощность двигателя определяется в основном количеством цилиндров. В легковых автомобилях среднего класса зачастую установлены двигатели внутреннего сгорания с 3–4 цилиндрами. При этом чаще встречаются четырёхтактные конструкции, в которых крутящий момент образуется за 4 такта: смесь топлива и воздуха поступает в камеру, сжимается, горючее воспламеняется, а затем продукты отработки (выхлопные газы) выпускаются вовне.
Технически выхлопная труба, выпускающая отработанные газы, не входит в состав двигателя. Однако она неотъемлемая составная часть работы мотора. Для уменьшения концентрации вредных для окружающей среды веществ в газах, в выхлопной трубе предусмотрено специальное очистное устройство – каталитический нейтрализатор или катализатор. Это фильтр, представляющий собой цилиндр из металла или керамики с сотами, на стенках которых тонким слоем нанесена платина, родий или палладий. Эти химические элементы служат катализаторами, ускоряющими химические процессы, уменьшающими температуру выхлопных газов и снижающими уровень их токсичности.
Катализатор устанавливают в автомобили по умолчанию, а срок его службы совпадает со сроком службы самого транспортного средства. Однако в условиях не самого лучшего качества топлива катализатор может начать выходить из строя на показателях пробега менее 100 000 км. Если не обращать внимания на датчики неисправности катализатора, можно вывести из строя сам двигатель. Для решения проблем с катализатором желательно обращаться в автосервисы, которые ориентированы на ремонт выхлопных систем. Однако замена этой детали на идентичную – процесс не из дешёвых. Поэтому часто автовладельцы принимают решение о замене катализатора на дешёвый универсальный или "обманку", перепрошивке бортового компьютера, реже – вовсе об удалении детали, что влечёт за собой не прохождение ТО.
Состав трансмиссии
Трансмиссия предназначена не только для передачи крутящего момента, но ещё и для изменения его направления и величины, поскольку частота вращения коленвала в двигателе не совпадает с вращением колёс. Трансмиссия представляет собой набор разных элементов, а именно сцепление (в автомобилях с механической или секвентальной коробкой передач), коробка передач, главная и карданные передачи, дифференциал, ведущий мост.
Выключенное сцепление при помощи педали или автоматизированным способом разъединяет двигатель и трансмиссию, из-за чего становится возможным переключение передачи.
Коробка передач – механизм, позволяющий регулировать частоту вращения приводного вала, а, следовательно, ведущих колёс.
За счёт дифференциала происходит распределение крутящего момента между колёсами или мостами, в зависимости от технических характеристик автомобиля. Главная передача соединяется с ведущими колёсами и дифференциалом с помощью ведущего моста. В зависимости от типа привода автомобиля состав трансмиссии может немного меняться.
Особенности устройства ходовой части
Ходовая часть представляет собой конструкцию из мостов (переднего и заднего) с колёсами и подвески, соединяющей мосты с рамой или несущим кузовом. Для предотвращения или смягчения ударов кузова на неровной дороге, в конструкции предусмотрены упругие амортизирующие элементы в виде рессор или пружин.
Ведущими, с помощью которых происходит тяга, в автомобиле могут быть как 2 колеса, так и все 4, при этом управляемые колёса всегда устанавливаются спереди, а ведущие – как спереди, так и сзади.
Система управления автомобилем
Кроме рулевого и тормозного механизма к этой системе, можно отнести и электронное управление с помощью бортового компьютера, которое включено в состав узла электрооборудования.
Рулевое управление осуществляется с помощью рулевого колеса, вращение которое преобразуется в поступательное движение рулевых тяг – так меняется направление движения автомобиля. Многие производители автомобилей среднего сегмента и выше по умолчанию устанавливают усилители руля, которые способствуют снижению усилия водителя при совершении поворота.
Тормозной механизм обеспечивает снижение скорости машины, а также её остановку. Благодаря стояночной тормозной системе, автомобиль способен удерживаться неподвижно на дороге с уклоном и неровностями.
Система электрооборудования
Электрооборудование – сложнейший узел любого автомобиля, без которого его невозможно завести. Именно аккумулятор отвечает за появление искры, за счёт которой происходит зажигание двигателя. После запуска двигателя генератор начинает заряжать аккумулятор, а последний – питать энергией всё остальное электронное оборудование.
Электротехнические устройства соединены между собой множеством проводов, которые опутывают практически весь корпус машины. В состав электронного оборудования автомобиля включены как простые устройства, так и сложные. К первым относится освещение внутри салона, световые приборы, медиасистема, прикуриватель, стеклоподъёмники и т. д. Ко вторым бортовой компьютер, ABS, система безопасности и сигнализации. Электричество также необходимо для работы автоматической коробки передач.
Если двигатель часто называют сердцем автомобиля, то электронное оборудование можно смело охарактеризовать мозгом, особенно в современных машинах. А идея автомобиля с возможностью беспилотного управления вовсе не смогла бы быть реализована без совершенствования системы электрооборудования.
Устройство автомобильного кузова
Кузов автомобиля, произведённого в последние десятилетия, исполняет роль несущей конструкции, что обусловлено большим весом узлов и современных комплектующих. Раньше же все элементы крепились к раме, что значительно утяжеляло машину.
Разделение кузова на отдельные составляющие можно считать весьма условным, поскольку они сварены между собой в единое целое. Это затрудняет, а чаще всего делает невозможным замену отдельного элемента. Но это касается стационарных частей (моторного отсека, лонжеронов, днища и других условных элементов). Навесные компоненты кузова могут подлежать замене в случае аварии или желания автовладельца изменить внешний вид своей машины.
Кузов машины, а именно жёсткость материала имеет наибольшее значение в определении уровня безопасности водителя и пассажиров при неожиданном столкновении автомобиля с преградой. Поэтому кузов обычно изготавливают из прочной стали. Толщина стальных листов обычно совсем небольшая, что позволяет снизить вес автомобиля. Аэродинамические характеристики кузова (обтекаемая форма, низкая посадка) влияют на расход топлива и показатели скорости на трассе.
Существует несколько основных типов кузова: седан, универсал, хэтчбек, купе, кабриолет, внедорожник и минивэн.
Таким образом, исправная работа любого автомобиля представляет собой алгоритм, который не меняется в зависимости от модели автомобиля. Все системы и узлы, соединённые кузовом в единое целое, работают в чёткой зависимости друг от друга. Аккумулятор отвечает за появление искры, воспламеняющей бензин внутри двигателя, а именно в камере сгорания. Происходит детонация, которая провоцирует запуск поршней. Трансмиссия преобразует получаемую энергию в силу, запускающую вращение колёс. За ход машины отвечает ходовая часть или ходовка, исправность которой влияет на плавность передвижения. Сам процесс движения контролирует водитель педалями газа, тормоза и сцепления. Благодаря генератору, аккумулятор питает всё электрооборудование, включая бортовой компьютер, разные датчики и лампочки.
При этом со стороны водителя внутри комфортабельного салона этот процесс выглядит намного проще. Сложный алгоритм упрощается до простых действий: повернуть ключ, переключить передачу, нажать на педаль, повернуть в нужную сторону руль и нажать на нужные кнопки в панели управления.
