Загальний пристрій автомобіля. Частина 1.

Про що йдеться?

З часів винаходу першої машини загальний пристрій автомобіля нічим не змінилося. Серцем є двигун, укладений у кузов, пересування ТЗ здійснюється за допомогою шасі.

Навіщо знати?

Знання пристрою автомобіля допоможе водієві зберегти машину у справному стані та безпечно пересуватися дорогою. Він зможе провести прості операції з обслуговування - долити масло або гальмівну рідину, замінити резистори або діоди, що перегоріли.

Честь винаходу автомобіля з двигуном внутрішнього згоряння належить геніальному німецькому інженеру Карлу Бенцу, який отримав відповідний патент у 1885 році. Сучасні транспортні засоби складаються з тих же основних елементів, що майже півтора століття тому – кузова, шасі і мотора.

Незважаючи на те, що терміном «автомобілі» прийнято позначати легкові, вантажні транспортні засоби та автобуси, що мають низку конструктивних відмінностей, загальний пристрій машини завжди включає двигун, що несе систему з підвіскою і шинами, органи управління і гальмівну систему.

Автозаводи виробляють автомобілі у зборі або окремі деталі та вузли – двигуни, задні мости, паливну апаратуру та інші складові транспортного засобу.

Деталі

Називаються нероздільні елементи, виготовлені з цілісних заготовок. Йдеться про болти, зубчасті колеса, вали тощо. Базові частини, наприклад, блоки циліндрів, служать основою, на якій збираються вузли, механізми або агрегати автомобіля.

Прості вузли

Складаються з кількох деталей, які з'єднуються різьбовими, заклепувальними, звареними або іншими сполуками. Наочний приклад - вал, на якому фіксується шпонкою зубчасте колесо.

Складні вузли

Загальний пристрій легкового автомобіля передбачає наявність безлічі складних вузлів, зібраних з декількох простих за допомогою тієї чи іншої сполуки з зазначених вище. Йдеться, наприклад, про поршні з кільцями, які з'єднуються з шатунами за допомогою пальців.

Механізми

Це системи із зв'язаних між собою деталей та/або вузлів, які під дією сили, що додається, здійснюють рух по заданих траєкторіях. Як приклад можна навести кривошипно-шатунні пристрої, в яких поршні, з'єднані з шатунами і колінвалом, здійснюють зворотно-поступальний рух.

Агрегатами

Прийнято називати системи, що поєднують за допомогою різних сполук складні вузли або механізми в єдине ціле з базовими деталями. Прикладом може служити коробка передач, корпус якої є базовою деталлю, використовується для установки валів, шестерень, підшипників та інших елементів.

Системою називають взаємодіючі між собою та виконують певні функції механізми, вузли та деталі. Наприклад, системи гальмування, електроживлення, стабілізації тощо.

Конструкція будь-якого транспортного засобу складається з п'яти основних елементів - двигуна, ходової частини, трансмісії,кузова, електрообладнання та системи управління.

Двигун

Є серцем ТС, перетворює теплову енергію, що утворюється в результаті згоряння палива, на механічну. Далі одержане зусилля трансмісія передає колесам.

Ходова частина

Складається з численних вузлів та агрегатів, що приводять транспортний засіб у рух, – мостів, коліс, задньої та передньої підвіски.

Трансмісія складається з:

• провідного моста;
• коробки перемикання передач (КПП);
• шарнірів рівних кутових швидкостей (ШРУСів);
• зчеплення.

Трансмісія передає крутний момент із валу двигуна на колеса автомобіля.

Електроустаткування МС складається з:

• акумуляторної батареї (АКБ);
• електропроводки;
• генератора.

До складу механізму керування автомобілем входить кермо, яке пов'язане з керованими колесами і задає кут повороту і напрямок руху. Гальмівна система також є одним із найважливіших елементів системи управління ТЗ. Вона дозволяє знижувати швидкість та повністю зупиняти рух за потреби.

Кузов автомашини складається з:

• лонжеронів;
• даху;
• днища;
• моторного відсіку;
• інших навісних складових.

Поділ на вузли та системи є умовним, тому що всі складові в конструкції транспортних засобів пов'язані між собою тим чи іншим чином.

Постійний розвиток та вдосконалення пристрою ТС призводить до розширення застосування електроніки та автоматики. Виробники постійно працюють над підвищенням рівня безпеки водіїв та пасажирів, зниженням витрат палива, шумністю та вмістом токсичних хімічних речовин у вихлопних газах.

Влаштування системи запалення

Система запалення, представлена сукупністю приладів, що відповідають за появу електричної іскри в заданий час, – важлива частина електричного обладнання автомобіля, без якої жоден двигун внутрішнього згоряння, що працює на бензині, просто не зможе функціонувати.

Запалювання в сучасних ТЗ буває:

• електронним;
• контактним;
• безконтактним.

При запуску двигуна живлення подається від акумуляторної батареї, а потім - під час руху автомобіля - цю функцію бере на себе генератор.

Замок запалювання є основним комутуючим пристроєм, який забезпечує включення та відключення як ДВЗ, так і всієї електросистеми транспортного засобу.

Накопичувачами називають пристрої, функція яких полягає у накопиченні необхідної кількості енергії. Вони бувають індукційними (котушки) та ємнісними.

Розподільники (електронні або механічні), що відповідають за подачу енергії, складаються із самого блоку та комутатора.

Свічка запалювання складається з двох електродів, встановлених у порцеляновий ізолятор таким чином, щоб між ними був невеликий проміжок. Цей пристрій створює іскру, необхідну для займання паливної суміші.

Робота системи запалення включає такі етапи:

• накопичення та подача необхідного рівня заряду;
• високовольтне перетворення;
• момент розподілу;
• освіта іскри;
• займання палива.

Загальний пристрій двигуна

Розглянемо загальний пристрій та роботу двигуна автомобіля:

• завдяки системі запалення забезпечується подача струму на свічки, що утворюють іскру;
• за допомогою системи охолодження тепло відводиться від стінок циліндрів та головок, що дозволяє уникнути перегріву двигуна;
• системою живлення здійснюється підготовка нових порцій паливно-повітряної суміші;
• за допомогою механізму газорозподілу виконується упорскування паливно-повітряної суміші та виводяться відпрацьовані гази;
• відбувається перетворення зворотно-поступального руху поршнів у обертальний рух коленвала за допомогою кривошипно-шатунного механізму;
• тертьові поверхні змащуються машинним маслом, яке подається через систему мастила.

Більшість двигунів внутрішнього згоряння, що встановлюються в сучасних автомобілях, працює за чотиритактною схемою. Оптимальна робоча компресія у циліндрах – 11–15 атмосфер.

Робочий цикл чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння включає:

• упорскування паливно-повітряної суміші (впуск);
• стиснення та займання паливно-повітряної суміші (стиснення);
• згоряння суміші та рух поршня вниз (розширення);
• видалення продуктів горіння (випуск).

У камеру, що знаходиться у внутрішньому просторі циліндра, впускається паливно-повітряна суміш (у деяких моделях повітря і паливо впорскуються окремо), після чого вона згоряє. Далі відбувається перетворення теплової енергії на механічну. Потім виконується виведення продуктів горіння та подача нової порції палива. Всі ці процеси разом становлять робочий цикл ДВЗ.

Призначення та загальний пристрій трансмісії автомобіля

Функція трансмісії – передачі зусилля від валу двигуна на провідні колеса автомобіля. Крім того, дана система змінює величину і напрямок моменту, що крутить, а також перерозподіляє його між одержувачами.

У сучасні автомобілі встановлюється трансмісія різних типів – класичного, електричного, гідрооб'ємного чи гібридного. Конструктивно вона складається з провідного та залежного мостів. Транспортні засоби оснащуються переднім, заднім або повним приводом, коли всі колеса – провідні.

Функція зчеплення полягає в короткочасному від'єднанні ДВЗ від трансмісії та плавному їх з'єднанні при перемиканні передач. Крім того, ця система захищає трансмісію від перевантажень. В основі роботи лежить сила тертя. Конструктивно розрізняють кілька типів, серед яких особливо популярні модифікації, що включають один або кілька фрикційних дисків, щільно притиснутих один до одного і до маховика.

За допомогою коробки перемикання передач змінюються крутний момент, швидкість та напрямок руху транспортного засобу. Також цей пристрій дозволяє надовго від'єднувати двигун автомобіля від трансмісії, якщо увімкнена нейтральна передача. КПП бувають механічними та автоматичними.

За допомогою карданної передачі момент, що крутить, передається від вторинного валу КПП до сонячної шестерні головного трансмісійного валу. Конструкція цього механізму включає вали, які перетинаються між собою і володіють здатністю взаємного кутового переміщення.

Збільшення моменту, що крутить, і його передача на провідні колеса автомобіля під прямим кутом за допомогою півосей здійснюється головною передачею, яка являє собою систему зубчастих коліс.

Завдання диференціала – розподіл крутного моменту між провідними колесами та забезпечення обертання кожного з них із заданою кутовою швидкістю, наприклад, у момент повороту.

За допомогою роздавальної коробки момент, що крутить, розподіляється між провідними мостами в повнопривідних транспортних засобах.

Пристрій зчеплення

Зчеплення служить сполучною ланкою між ДВС та коробкою перемикання передач. Воно виконує підключення первинного валу КПП до маховика коленвала та відключення від нього. У механічній модифікації передачі перемикаються лише при стиснутому зчепленні.

Цей вузол складається з:

• натискного диска («кошика»);
• вилки приводу вичавного підшипника;
• вичавного підшипника;
• веденого диска;
• системи приводу;
• педалі зчеплення.

Сучасні автомобілі оснащуються одно-або багатодисковими зчепленнями.

Перші відрізняються пов'язаною з маховиком і «кошиком», що обертається разом з ним. Завдяки шліцевій муфті з валом, що входить до неї, розташованої у веденому диску, відбувається передача крутного моменту на КПП.

При натисканні на педаль зчеплення при перемиканні передач відбувається:

• передача тиску на вилку зчеплення за допомогою відповідного приводу;
• пересування вилкою муфти вичавного підшипника у бік пружин «кошика»;
• натискання підшипника на лапки корзини;
• тимчасове від'єднання диска від маховика.

При відпусканні педалі здійснюється відділення підшипника від пружин та зчеплення «кошика» з маховиком.

«Кошик» дводискової модифікації зчеплення забезпечений двома робочими поверхнями і такою ж кількістю фрикційних дисків. Розміщення обмежувальних втулок та системи, що регулює синхронне натискання, між робочими поверхнями ведучого диска дозволяє від'єднувати від нього маховик.

Розрізняють кілька видів зчеплення.

Воно може бути:

• механічним;
• гідравлічним (найчастіше зустрічається);
• електричним;
• багато-або однодисковим.

Загальний пристрій коробки передач автомобіля

Автоматична КПП

Коробки цього виду бувають:

• класичними;
• напівмеханічними DSG;
• роботизованими;
• варіаторними CVT.

За допомогою автоматичної коробки перемикаються плавно, що забезпечує довгий термін служби пристрою. Такі КПП адаптуються до індивідуального стилю водіння. Модифікації, що передбачають можливість перемикання передачі вручну, розроблені для динамічної їзди.

Конструкція автоматичних коробок перемикання передач є досить складною. Вона включає гідроблок, планетарні механізми, фрикціони та інші важливі елементи. Робота таких пристроїв забезпечується численними датчиками.

Для управління АКПП використовується спеціальний селектор, який може наводитися в положення: P, N, R, D. Позашляховики, що мають велику кількість робочих діапазонів трансмісії, забезпечені рядом додаткових режимів: S, L, OFF та ін. Для адаптації роботи автоматичної коробки перемикання передач до зовнішніх умов можуть бути передбачені спеціальні кнопки Sft, S.

Механічна КПП

Ступінчаста зміна передавального числа в таких механізмах виконується водієм у ручному режимі за допомогою механічних пристроїв, якими обладнана коробка. Звідси й назва таких КПП.

Механічні коробки перемикання передач бувають дво- та тривальними. Всі подібні механізми забезпечені головним, другорядним та проміжним валами. Наявність спеціальних синхронізаторів забезпечує ненаголошене і комфортне перемикання з однієї передачі на іншу. Такими КПП оснащуються, наприклад, автомобілі ВАЗ 2104, 2105 та 2109.

Ходова частина автомобіля

До ходової частини транспортного засобу належать вузли та механізми, що гасять вібрації, тряску та інші фактори, що знижують комфортність їзди.

Кузов та шасі за допомогою ходової частини об'єднуються в єдине ціле. Елементи цієї системи, окрім зменшення розгойдування, відповідають за прийом та передачу навантажень, що впливають на транспортний засіб під час руху.

Під час пересування автомобіль піддається впливу колибань двох типів:

• повільних, що відрізняються великою амплітудою;
• швидких – із малою амплітудою.

Швидкі колибання гасяться сидіннями, гумовими опорами коробки перемикання передач і двигуна, а також іншими елементами, що демпфують.

Гасіння повільних колибань здійснюється елементами ходової частини автомобіля – вузлами підвіски, шинами тощо.

Конструкція ходової частини транспортного засобу складається з:

• підвіски (задньої та передньої);
• шин;
• коліс.

Як влаштована підвіска автомобіля ми розглянемо у наступній статті. Частина 2.