Что за что отвечает в машине: изучаем как работает автомобиль и из чего состоит машина

Кузов

Это главная составляющая любого автомобиля. Некоторые думают, что кузовной ремонт — это грузовики и фургоны, но это не так. В легковых автомобилях кузовом называют металлическую основу, к которой крепятся все остальные узлы и детали. И это не тот металл, который виден снаружи (дверь, капот, крылья). Главной частью кузова является его силовая конструкция, а не элементы подвески. Вы также можете увидеть ее. Например, если открыть капот и посмотреть на стену между двигателем и салоном. Его называют моторным щитом, он же относится к силовой конструкции.

Сделать прочную, но легкую пространственную (объемную) конструкцию кузова – задача не из легких. Поэтому на заре моторизации использовалось более простое решение – рама, состоящая из пары мощных продольных профилей прямоугольного сечения и нескольких поперечных. Если поставить такую раму вертикально, она будет похожа на большую стремянку-лестницу. К двигателю крепился каркас и все остальное, включая более простой корпус, который можно было сделать даже из дерева. Впоследствии рамные остались только внедорожникам (да и то не всем) и коммерческому транспорту.

Кузов требуется не только для размещения внутри автомобиля агрегатов и пассажиров с грузом. Это также самый важный элемент пассивной безопасности. Современные кузова устроены так, что при аварии они поглощают энергию удара за счет деформации технических зон – моторного отсека, порогов и т.д. Салон же выполнен в крепкую каркас, которая не должна допускать деформации, защищая пассажиров. Итак, если вы видите сильную деформацию передней части автомобиля после аварии, это еще не значит, что она картонная. Напротив, конструкция кузова работала как следует и защищала водителя и пассажиров от серьезных нагрузок.

Подвеска

Даже у конных экипажей была примитивная подвеска. В автомобиле этот термин обозначает детали, которые соединяют кузов и колёса. У подвески в машине сразу несколько задач.

Первоначально подвеска служила для компенсации неровностей дороги. Основную роль при этом играют упругие элементы (рессоры, пружины и др.) и амортизаторы. Но кроме комфорта водителя и пассажиров подвеска должна обеспечивать максимально плотный контакт колес (шины) с дорогой. От этого зависит безопасность. Если колесо подпрыгивает на каждом неровности и теряет сцепление с поверхностью, автомобиль не сможет уверенно удерживать направление движения, начнет изнашиваться и буксовать в поворотах. Тормоз также будет неэффективным, поскольку постоянно теряется контакт с поверхностью. Так что хорошая подвеска в конструкции автомобиля должна быть в меру жесткой, чтобы обеспечить надежное сцепление колес с дорогой и в меру мягкой, чтобы не вытряхивать душу из водителя и пассажиров.

У нас есть отдельная статья о работе и конструкции подвесок, где мы рассказываем о различных типах подвесок, их преимуществах и недостатках.

Рулевое управление автомобиля

Тут, пожалуй, вопросов быть не должно. С помощью рулевой системы автомобиля задаем направление движения. В наиболее привычном варианте команда с руля проходит через электро- или гидроусилитель, рулевой механизм (сегодня чаще всего в виде шестерен и реек) и с помощью рычага возвращает передние колеса на нужный угол. Но есть и более современные системы. У них нет прямой механической связи между рулем и колесами. Водитель, поворачивая руль, датчиками лишь задает свои намерения. Колеса управляются отдельным управляющим двигателем.

Что делать, если этот мотор откажет? Понятно, что такая неисправность очень опасна — поэтому система перейдёт в аварийный режим, подключив рулевой вал, и схема рулевого управления вернётся к классической.

Про устройство рулевого управления и усилителя руля есть наглядное видео.

Тормозная система

Машине нужно не только разгоняться, но и эффективно останавливаться. Тормозные механизмы в каждом колесе отвечают за замедление. И управляются они гидравлической (жидкостной) системой. Водитель, нажимая на педаль тормоз, создает в ней давление. При необходимости он увеличивается специальным усилителем, затем металлическими трубками и резиновыми шлангами передается на тормозные механизмы колес. У нас также есть подробное описание того, как работает тормозная система.

Конечно, это очень упрощенный вариант, который использовался в моделях прошлого столетия. Современный автомобиль может иметь электронную тормозную систему. Принцип такой же, как и с электронным рулевым управлением: датчики, блок управления и электронасос вместо прямой механической связи. Это позволяет автомобилю тормозить по команде водителя при необходимости – в экстренных ситуациях. А главное, точнее и безопаснее распределяет тормозное усилие на колеса.

Кроме того, даже недорогие модели теперь обладают антиблокировочной системой. Он контролирует давление в системе, вращение колес и предотвращает их блокировку даже при сильном нажатии на тормозную педаль. В результате автомобиль сохраняет управляемость (при заблокированных колесах он просто скользит в предыдущем направлении, иногда даже поворачивая), и это позволяет объехать препятствие. Тормозная система также используется другими электронными помощниками. К примеру, так работает ESP, а система стабилизирует автомобиль с помощью тормозов.

Отдельным элементом тормозной системы является стояночный (ручной) тормоз. Как видно из названия, он предназначен для фиксации автомобиля при парковке. На ходу используется как аварийный – в случае отказа главных тормозов. Ручка также может иметь механическую конструкцию (тогда она приводится в действие рычагом, который зажимает диск или барабан с колодками) или электрически приводиться в действие нажатием кнопки.

Двигатель

Иначе его еще называют силовым агрегатом, хотя это не совсем правильно – на самом деле этот термин объединяет двигатель и коробку передач (об этом чуть позже). Традиционно в автомобилях используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых энергия топлива превращается в механическую с помощью определенных механизмов, приводящих в движение колеса. Причем часть электрическая благодаря работе генератора.

Сегодня никого не удивишь и электрическим двигателем. Ему не нужно топливо, он работает за счет энергии батарей. Очень актуальными остаются и гибридные автомобили. У таких есть оба двигателя: и ДВС, и электрический (или даже несколько электрических). Но в гибридах емкость батарей относительно невелика. Ее достаточно, чтобы проехать на небольшой скорости несколько километров, а затем запускается ДВС и уже он двигает машину одновременно заряжая батареи. Зачем такие сложности? Дело в том, что гибрид оказывается эффективнее традиционной конструкции из ДВС – как минимум потому, что позволяет возвращать часть израсходованной на разгон энергии при дальнейшем торможении автомобиля. Этот режим называют рекуперацией, при нем электрический двигатель превращается в генератор электроэнергии. Да и сам ДВС за счет помощи электромотора работает в более экономичных режимах.

Система питания

Чтобы правильно понять, как работает двигатель внутреннего сгорания в автомобиле, важно знать, что двигателю нужно больше, чем просто топливо. Чтобы его сжечь, нужен воздух – и в определенном количестве. Топливная система подготавливает смесь с топливом и подает ее в цилиндры.

Устройство легкового автомобиля прошлого века предполагало наличие карбюратора для приготовления смеси. Затем на смену карбюраторам пришли системы впрыска топлива – именно они установлены на всех современных ДВС. Процессом смешения занимается электроника. Она получает сигналы из разных датчиков (включая кислородный датчик в выхлопной системе), вычисляет оптимальный состав смеси. При распределенном впрыске форсунки по команде блока управления подают необходимое количество топлива во впускной коллектор, там оно смешивается с воздухом и поступает в цилиндр.

Есть и системы непосредственного впрыска. У них топливо поступает прямо в цилиндры и уже там смешивается с воздухом из впускного коллектора. Но принцип один: в цилиндрах появляется смесь соответствующего состава, и она загорается.

Выпускная система

Также называется выхлопом. Он доступен только для двигателей внутреннего сгорания. После того, как топливовоздушная смесь сгорела в цилиндрах, необходимо как можно быстрее удалить образовавшиеся газы. А заодно уменьшить шум от их убегающего потока. Это основная задача выхлопной системы. Обычно он состоит из нескольких компонентов — преобразователей, резонаторов и глушителей. Попадая в них, газы остывают, а звуковые волны, проходя через систему каналов с перегородками, частично компенсируют друг друга. В итоге на выходе из трубы мы получаем не горячий выхлоп с ужасающим грохотом, а только теплые газы со сносным звуком.

Если говорить о современных выхлопных системах, то у них есть еще одна важная деталь – каталитический нейтрализатор. Он разлагает вредные компоненты выхлопных газов на более безвредные – в идеале азот, воду и углекислый газ. Прочтите, что такое катализатор и как он работает.

Трансмиссия

Это все, что передает вращение двигателя на колеса. Еще одна популярная ошибка. Трансмиссия – это не просто редуктор, превращающий крутящий момент, развивающийся двигателем. Кроме самой коробки есть еще валы, соединяющие ее с ведущими мостами, редукторы, передающие крутящий момент дальше на колеса, шарниры равных угловых скоростей (ШРУС). А автомобили с механической коробкой передач не обходятся без сцепления – соединяющего узла и при необходимости разъединяющего его с двигателем.

Предусмотрено несколько типов привода (передний, задний, полный привод), разные варианты коробок передач (механическая, автоматическая, вариаторная, рабочая), а также раздаточных коробок. В зависимости от этого различаются и виды ящиков, хотя условно они делятся именно по типу ящика.

Электрооборудование

Даже в самом простом автомобиле с двигателем внутреннего сгорания много потребителей электроэнергии. Это и свечи зажигания (на них нужно подать напряжение, чтобы возникла искра), и фары, и электровентиляторы, и стеклоочистители. Современные модели просто напичканы электроникой.

В автомобиле есть два «поставщика» энергии: аккумулятор и генератор. Аккумулятор накапливает ток и отдает его при запуске двигателя. Мы также используем его, когда паркуемся с выключенным двигателем: например, если мы включаем аварийную сигнализацию или слушаем музыку.

Но запас энергии в батарее не так велик. Поэтому после запуска двигателя генератор берет на себя задачу питания бортовой системы электроэнергией. Это мини электростанция, превращающая энергию вращения двигателя в электрическую. Энергия используется для пополнения емкости аккумулятора.