Как устроен автомобиль

Автомобиль — это одно из самых удивительных механических устройств, которым может обладать человек, одновременно с этим, это одно из самых популярных устройств. В России почти у каждого третьего жителя есть автомобиль (а в других странах этот показатель еще выше).

Типичный автомобиль состоит из сотен различных частей и деталей, каждая из которых выполняет свою функцию. Если же рисовать картину широкими мазками, то любая машина состоит из трех (не считая водителя :-) ) основных частей: двигателя, кузова и шасси.

Какие еще бывают двигатели

Электрический или ДВС — это далеко не единственные виды двигателей, просто наиболее распространенные. Например, на заре автомобилестроения использовались паровые двигатели. А сейчас, в некоторых ультра-экологических прототипах используются двигатели, работающее на запасенной энергии сжатого газа (пневматический двигатель) или на запасенной энергии вращения специального маховика.

Как устроен двигатель автомобиля

Двигатель — это часть автомобиля, которая преобразует тепловую или химическую энергию (или другую энергию) в механическую, приводя автомобиль в движение. Чаще всего в современных автомобилях используется двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Реже — электрический мотор.

Первый двигатель внутреннего сгорания был разработан в 1801 году, но лишь в 1860 году был сконструирован мотор, который был пригоден к использованию. С тех пор ДВС постоянно совершенствуются: меняются виды топлива (натуральный газ, синтез-газ, бензин, дизельной топливо, этанол, биологически созданные масла и др.), повышается эффективность, мощность, экологичность.

В простейшем случае двигатель состоит из одного или нескольких цилиндров, поршней (по количеству цилиндров), кривошипно-шатунного механизма (переводит возвратно-поступательное движение поршня в вращение коленчатого вала), распределительного вала, набора клапанов (для каждого цилиндра), системы образования горючей смеси, системы зажигания и выхлопной системы.

На иллюстрации (нажмите, чтобы увеличить и запустить анимацию) приведен процесс работы четырехтактного ДВС (в таком двигателе рабочий процесс осуществляется за два оборота коленчатого вала, что равно четырем ходам поршня):

  1. Впуск — (такт впуска, поршень идёт вниз) свежая порция топливно-воздушной смеси всасывается в цилиндр через открытый впускной клапан.
  2. Сжатие (такт сжатия, поршень идёт вверх) впускной и выпускной клапаны закрыты, и топливно-воздушная смесь сжимается в объёме.
  3. Рабочий ход (такт рабочего хода, поршень идёт вниз) сжатое топливо воспламеняется свечой зажигания, расположенной над поршнем, при сгорании высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз. Фактически на такте рабочего хода происходит работа двигателя.
  4. Выпуск (такт выпуска, поршень идёт вверх) на этом такте открываются выпускные клапаны, и выхлопные газы, проходя через них, очищают цилиндр.

Читайте подробнее об устройстве двигателей в статье Как работает двигатель автомобиля

Как устроено шасси автомобиля

Шасси автомобиля — это все то, что управляет и передает крутящий момент от двигателя к колесам, а именно: трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления

Трансмиссия

Один из минусов двигателей внутреннего сгорания состоит в том, что они способны эффективно работать лишь в ограниченном диапазоне оборотов, поэтому, машине требуется коробка передач. Коробка передач (автоматическая или механическая) позволяет передавать крутящий момент от двигателя к колесам с определенным коэффициентом: для низких скоростей — с понижающим, для высоких — с повышающим. Для функционирования механической коробки передач также требуется сцепление, которое позволяет плавно подключать и отключать передачу вращающего момента от коробки передач к колесам. Коробка передач, в частности, используется для суммирования вращающих моментов в случае использования нескольких двигателей в гибридных автомобилях.

Также к элементам трансмиссия относятся распределительная коробка (в полноприводных автомобилях) и дифференциал. Распределительная коробка обеспечивает распределение момента между передними и задними осями автомобиля, а дифференциал позволяет колесам на одной оси вращаться с разной скоростью (это необходимо для лучшей управляемости автомобиля в поворотах, где внешнее колесо проходит больший путь, чем внутреннее).

Ходовая часть

Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку и состоит из рамы, переднего и заднего мостов, подвески (рессор и амортизаторов) и колес.

  • Рама служит для крепления на ней кузова и всех агрегатов автомобиля. В легковых автомобилях в большинстве случаев рама отсутствует, роль ее выполняет кузов.
  • Передние и задние мосты автомобиля служат для поддержания рамы и кузова. Через мосты автомобиля передается вертикальная нагрузка на колеса. Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова с мостами или колесами.
  • Колеса непосредственно связывают автомобиль с дорогой. Автомобили с передними ведущими колесами называются переднеприводными. У таких автомобилей нет карданной передачи и надкарданного короба в кузове, поэтому салон становится просторней и комфортабельней, а масса автомобиля меньше. Легковые автомобили с передними ведущими колесами имеют лучшую устойчивость при движении с высокими скоростями.

Механизмы управления

К механизмам управления относятся тормозная система и рулевое управление.

Как устроен кузов автомобиля.

Кузов — это, пожалуй, наиболее бесхитростная часть автомобиля. Он предназначен для размещения грузов и пассажиров. У грузового автомобиля кузов состоит из платформы и кабины водителя. Кроме того, кузов обеспечивает безопасность водителя, защищая от ветра, осадков и пыли во время движения и поглощая энергию столкновения в случае аварии.