Тема 10. Основы теории движения автомобиля. Урок 1. Общие

Тема 10. Основы теории движения автомобиля. Урок 1. Общие
сведения об устройстве автомобиля.
Этот урок будет полезен для начинающих автомобилистов. Мы рассмотрим
основные механизмы и системы автомобиля, их назначение.
Сразу отметим, что речь не пойдет о ремонте и техническом обслуживании
автомобиля «Жигули» или «Мерседес». Для этого существует специальная
литература по конкретной модели Вашего автомобиля, которую, кстати, не мешает
иметь каждому, даже если Вы зареклись дотрагиваться до чего-либо кроме руля и
педалей. По крайней мере, сможете понять то, что Вам пытается объяснить механик
автосервиса.
Итак, почему же автомобиль вообще движется? Попросту говоря, автомобиль поедет
тогда, когда начнут крутиться колеса. А колеса будут крутиться тогда, когда двигатель
создает на них силу тяги. Большинство современных автомобилей используют для
этого тепловую энергию, которая высвобождается при сгорании топлива.
Поэтому такие двигатели получили название двигателей внутреннего сгорания.
Существуют несколько разновидностей этих двигателей, но мы остановимся на
самом распространенном – поршневом двигателе. Основу поршневых двигателей
составляют цилиндр и поршень. Поршень крепится к колеблющемуся
(«шатающемуся») вокруг оси крепления штоку — шатуну. Второй конец шатуна
крепится на круглой шейке рычага — колена вала, так и названного — коленчатым,
или кривошипом. Механизм, состоящий из цилиндра, поршня, шатуна и коленчатого
вала, называют кривошипно-шатунным.
Вверху цилиндра устанавливается головка. Когда поршень находится в крайнем
положении в стороне головки, между ним и головкой блока остается совсем
небольшое пространство — камера сгорания. Если в камере сгорания устроить
взрыв, то образовавшаяся при этом его энергия найдет только один поддающийся
давлению элемент в цилиндре — поршень. Поршень стремится вылететь из
цилиндра с силой снаряда, но так как он закреплен на шатуне, то двигается вместе с
ним.
Другой конец шатуна толкнет рычаг-колено и повернет коленчатый вал, использовав
силу взрыва. У автомобильных двигателей может быть несколько цилиндров, от двух
до шестнадцати - блок цилиндров. Вращение вала передается через трансмиссию, о
которой мы будем говорить дальше, на движитель — колеса автомобиля.
Двигатель внутреннего сгорания, хотя вернее было бы — внутреннего взрыва,
использует взрыв быстро сжатой в 10-15 раз в камере сгорания смеси паров
бензина, газа или дизельного топлива с воздухом. Энергия взрыва проявляется в
резком увеличении дав¬ления в камере сгорания за счет расширения газов,
получающихся вследствие химической реакции взрыва.
Смесь паров бензина и воздуха засасывается поршнем через впускной клапан,
открывающийся в нужный момент кулачком распределительного вала
непосредственно или через дополнительные устройства. После выполнения
взрывом работы продукты сгорания вырываются из цилиндра под собственным
давлением через выпускной клапан, тоже открывающийся коромыслом,
управляемым тем же распределительным валом, и уходят наружу через выхлопную
систему.
Механизм, состоящий из клапанов, коромысел, распределительного вала, впускного
и выпускного трубопроводов и других деталей, называют системой
газораспределения. Ее размещают в головке блока цилиндров.
Смесь бензина или горючего газа и воздуха годится не всякая, а в определенных
пропорциях, и готовит ее несложный прибор — карбюратор (для бензина) или
смеситель (для газа) вне цилиндра. Смесь дизельного топлива и воздуха готовится
прямо в цилиндре, для чего в него, после засасывания воздуха, впрыскивается
топливо специальным прибором — форсункой (инжектором). Некоторые бензиновые
двигатели тоже используют впрыск топлива. Карбюратор, топливный насос,
бензобак, трубопроводы, топливный и воздушный фильтры составляют систему
питания.
В дизельных двигателях вместо карбюратора применяются форсунки и насос
высокого давления. В некоторых конструкциях применяются насос-форсунки, без
насоса высокого давления.
Горючая смесь дизельного топлива и воздуха взрывается сама из-за высокой
температуры, получаемой в результате быстрого сжатия воздуха поршнем, если
момент впрыска топлива установлен точно в момент достижения максимального
сжатия воздуха. Степень сжатия в дизельных двигателях примерно в полтора раза
выше, чем в бензиновых. Горючая смесь бензина или газа с воздухом поджигается
электрической искрой высокого напряжения, подаваемой на свечу зажигания в
момент зажигания — момент максимального сжатия горючей смеси.
Искра готовится несколькими приборами, составляющими систему зажигания, —
источники электроэнергии (аккумулятор и генератор), транзисторный коммутатор,
катушка высокого напряжения, распределитель, провода высокого напряжения,
свечи.
В двигателе взаимодействию деталей мешает трение, отнимающее мощность и
вызывающее износ деталей. Система смазки, состоящая из масляного насоса,
масляного картера, фильтра и множества каналов и отверстий в деталях,
обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям.
Взрыв горючей смеси вызывает нагрев камеры сгорания примерно до 2000 градусов,
поэтому цилиндры нужно охлаждать до температуры 80-90 градусов. Водяная
рубашка вокруг цилиндров и в головке, водяной насос, термостат, радиатор,
вентилятор и шланги составляют систему охлаждения.
В двигателях с воздушным охлаждением наружные стенки цилиндров делают с
множеством теплоотводящих ребер и устраивают их активный обдув вентилятором.
Выхлопная система, состоящая из труб, глушителя и резонатора, обеспечивает
снижение громкости выхлопа до приемлемой и отвод выхлопа за пределы
автомобиля. Глушитель, заставляя газы многократно менять направление движения,
гасит их скорость, и они вырываются наружу с меньшим шумом.
Исправный двигатель запускается сам при прокручивании его вала стартером —
электрическим мотором, если включено зажигание и есть топливо в карбюраторе.
Результат работы двигателя — крутящий момент на его коленчатом валу.
С коленчатого вала крутящий момент передается через сцепление в коробку
перемены передач. Сцепление — механизм для соединения и разъединения
коленчатого вала двигателя с первичным валом коробки перемены передач,
состоящий из нажимного стального диска с кожухом и пружинами, ведомого диска с
двусторонними фрикционными накладками из материалов повышенного трения,
выжимного подшипника, рычага, гидравлического привода и педали. В рабочем
состоянии пружины прижимают нажимной диск к ведомому, а ведомый к маховику
коленчатого вала с такой силой, что и коленчатый вал, и первичный вал коробки
передач составляют как бы единый вал, сцепляются. Не отжав нажимной диск и не
выключив сцепления, нельзя переключить передачи из-за высоких оборотов нужные шестерни не войдут в зацепление. Усилие ноги через педаль сцепления и
гидропривод передается рычагу, отжимающему через выжимной подшипник
нажимной диск от ведомого.
Вращая те или иные наборы шестерен в коробке передач, крутящий момент
уменьшает количество оборотов в минуту, но увеличивает свою мощность. Разные
передачи нужны для создания разной силы тяги в зависимости от дорожных условий.
Чем ниже передача, тем больше сила тяги, вот почему подъемы преодолевают на
низких передачах.
Один из наборов шестерен превращает направление вращения в обратное — для
движения задним ходом. Кстати, сила тяги на этой передаче даже больше, чем на
первой. Из коробки передач крутящий момент через карданный вал передается
ведущему мосту. Там крутящий момент еще раз уменьшает обороты, добавляя себе
мощности, а также изменяет направление на 90 градусов при помощи шестерен
главной передачи. Главная передача передает крутящий момент ведущим колесам
через дифференциал и полуоси.
На полуосях крепятся ступицы колес, а на тех — сами колеса. Дифференциал —
набор шестерен, позволяющий полуосям вращаться с разной скоростью — на
поворотах, на скользком покрытии и т.п. Останавливают автомобиль при помощи
тормозной системы, состоящей из колесных тормозов, гидропривода, вакуумного
усилителя и тормозной педали. Колесные тормоза препятствуют вращению колес,
прижимая тормозные колодки с фрикционными накладками к тормозным дискам или
тормозным барабанам колес.
Колодки прижимаются поршнями рабочих гидроцилиндров, получающими усилие от
главного тормозного цилиндра и педали.
Стояночный тормоз удерживает автомобиль на уклонах, прижимая тормозные
колодки к барабанам усилием тросов, натянутых рычагом, размещенным в его
салоне. Управляют автомобилем посредством рулевого управления, включающего
рулевую трапецию из рычагов и тяг от управляемых колес, рулевой механизм, вал
руля и рулевое колесо.
Электрооборудование включает в себя все осветительные приборы,
стеклоочиститель, омыватель, вентилятор, сигнал, дополнительные устройства.
Система отопления подключена к системе охлаждения и состоит из отопителя с
вентилятором, шлангов и включателя с регуляторами подачи горячей охлаждающей
жидкости и оборотов вентилятора. Сиденья обеспечивают правильную посадку
водителя и удобную посадку пассажиров. Система вентиляции, состоящая из
вентилятора, воздуховодов, вытяжных отверстий на кузове и потолке, обеспечивает
безсквозняковую вентиляцию.
Подвеска, включающая пружинные, листовые или торсионные рессоры,
амортизаторы и стабилизаторы поперечной устойчивости, смягчает удары от
неровностей дороги и способствует обеспечению продольной и поперечной
устойчивости. Колеса, состоящие из ступиц, дисков и шин, обеспечивают
превращение силы тяги в качение. Шины обеспечивают сцепление колес с дорогой и
смягчение ударов от неровностей.