Устройство современного автомобиля

Сегодня мы попробуем рассмотреть устройство современного автомобиля. Выделим ключевые части и узнаем об их роли в жизни наших четырёхколёсных друзей.

Мы с Вами прекрасно понимаем, что личный транспорт давно перестал быть роскошью, и превратился в ежедневное средство передвижения. Поэтому знать его строение не только полезно для эрудиции, но и просто необходимо.

Конечно, в одной статье охватить все узлы машины и детально рассказать о каждом агрегате невозможно. Это сложный механическо-электронный организм. Тем не менее, сегодня мы попробуем кратко пройтись по основным его составляющим.

Устройство современного автомобиля. Кузов — основа основ

Раз мы уже сравнили машину с организмом, то и начинать его описание следует с остова-скелета, коим в легковом автомобиле является кузов.

Именно на него крепятся все остальные детали и узлы, поэтому он заслуживает отдельного внимания.

На заре автомобилестроения все компоненты транспортных средств (кабина, двигатель, ходовая) крепились к раме.

Сегодня мало кто использует подобную схему. Встретить рамную конструкцию можно разве что у некоторых внедорожников и грузовых авто.

Наиболее популярен в наши дни несущий кузов. Он представляет собой симбиоз рамы и каркаса. Идеально подходит для крепления всех узлов, агрегатов и навесных элементов (двери, капот и остальное).

Конструктивно в кузове среднестатистического автомобиля можно выделить такие составные части:

• моторный отсек – логично предположить, что именно в этом месте крепится двигатель;
• передний лонжерон – опора для передней подвески;
• задний лонжерон – тоже самое только для задней подвески;стойки;крыша;
• стойки;
• крыша;
• навесные элементы – к ним относятся двери, капот, багажник, крылья.

Современные кузова изготавливают из лёгких, но в тоже время высокопрочных материалов.

Самыми ходовыми являются сталь, алюминий и карбон. Последний, как правило, можно встретить на дорогих авто и спорткарах.

Сердце каждого автомобиля

Переходим к следующей важной части автомобиля – двигателю. Это, конечно же, сердце машины. Благодаря ему она может двигаться и, грубо говоря, делать то, ради чего и куплена.

Львиная доля всех современных авто оборудована двигателями внутреннего сгорания (ДВС). ДВС могут работать на бензине, на диз.топливе, на газе.

Двигатель технологически сложное устройство. Он состоит из сотен и тысяч деталей, которые трудятся ради одной общей цели. Эффективно преобразовать энергию сгоревшего топлива в энергию вращения.

Разнообразие силовых агрегатов огромно. Но каким бы ни был мотор, в нём всегда присутствуют такие структурные части:

• кривошипно-шатунный механизм, состоящий из поршней, коленчатого вала, цилиндров и маховика;
• газораспределительный механизм – включает в себя распределительный вал, клапаны.

В этот список мы не включили топливную, выхлопную и охлаждающую системы, систему смазки, а также электронику, без которой нынешние двигатели даже не заведутся.

Кстати, в последнее время всё чаще автопроизводители обращают внимание на альтернативные силовые установки. Это электрические или гибридные.

Считается, что именно за такими типами двигателей будущее. Поживём, увидим.

Трансмиссия: посредник между мотором и колёсами

Ещё одним ключевым узлом в глобальной системе, как устройство современного автомобиля, является трансмиссия.

Говоря сугубо техническим языком – это совокупность устройств и приспособлений, благодаря которым вращение передаётся от двигателя к колёсам машины.

В этот процесс вовлечено довольно много разных приспособлений. И всё ради того, чтобы энергия вращения, создаваемая мотором, с минимальными потерями распределилась по ведущим колёсам.

Трансмиссию можно разделить на такие составляющие части:

• сцепление – отыгрывает роль посредника между двигателем и коробкой передач;
• коробка переключения передач (кстати, иногда именно её называют трансмиссией, забывая о других сопутствующих агрегатах) – изменяет передаточное число между мотором и колёсами таким образом, чтобы нагрузка на силовой агрегат была оптимальной;
• карданная передача или, как её называют в повседневном сленге – кардан. Необходима для передачи крутящего момента от коробки передач к ведущему мосту или мостам;
• мост (ведущий мост) – ещё один посредник, обеспечивающий передачу крутящего момента к колёсам;
• дифференциал – хитрое приспособление, которое даёт возможность колёсам, находящимся на одной оси, при повороте автомобиля вращаться с разными скоростями.

Наиболее сложным, с технической точки зрения, устройством в этом списке вступает коробка передач. Она может работать исключительно под управлением человека – механическая КПП.

Коробка передач может быть полностью автоматической. Роботизированной, классической КПП или вариаторный.

От неё в полной мере зависят ходовые характеристики автомобиля, поэтому на коробку передач возлагается не меньшая ответственность, чем на двигатель.

Наш комфорт в руках ходовой

И так устройство современного автомобиля и её последняя структурная часть, о которой сегодня хотелось бы вспомнить – это ходовая.

Ей мы обязаны тем, что во время движения нас не трясёт, не укачивает и машина движется плавно, съедая неровности и ямы (если, конечно, всё настроено хорошо и нет неисправностей).

Вы, наверняка, заметили, что описан идеальный вариант ходовой. В реальных условиях качество езды может быть далеко не таким хорошим.

Это зависит от вида подвески, которой оснащён автомобиль, и даже от типа и диаметра резины на колёсах. Все эти элементы относятся к понятию «ходовая».

Ключевым элементом ходовой части автомобиля является подвеска. Разновидностей этого узла очень много.

Так, к примеру, встречаются зависимые и независимые подвески, с пружинными, рессорными, торсионными и пневматическими упругими элементами.

Всё это разнообразие создавалось с одной целью — обеспечить наш с вами комфорт и удобство в управлении автомобилем.

Дорогие друзья, мы с вами вкратце рассмотрели устройство современного автомобиля, его основные части современного легкового автомобиля.

В публикациях сайта мы более детально рассказываем о каждом элементе, узле и агрегате, изучаем их разновидности, особенности работы, достоинства и недостатки.

Чтобы не пропустить свежие статьи, а также делитесь ссылками на него со своими друзьями.

До новых встреч, изучайте автомобили вместе с нами!

Устройство и конструкция автомобиля

Несмотря на огромное многообразие типов и моделей современных автомобилей, конструкция каждого из них состоит из набора агрегатов, узлов и механизмов, наличие которых позволяет называть транспортное средство «автомобилем». К основным конструктивным блокам относятся:
— двигатель;
— движитель;
— трансмиссия;
— системы управления автомобилем;
— несущая система;
— подвеска несущей системы;
— кузов (кабина).
Двигатель является источником механической энергии, необходимой для движения автомобиля. Механическая энергия получается за счет преобразования в двигателе другого вида энергии (энергии сгорающего топлива, электроэнергии, энергии предварительно сжатого воздуха и т. п.). Источник немеханической энергии, как правило, находится непосредственно на автомобиле и время от времени пополняется.
В зависимости от вида использованной энергии и процесса ее преобразования в механическую на автомобиле могут применяться:
— двигатели, использующие энергию сгорающего топлива (поршневой двигатель внутреннего сгорания, газовая турбина, паровой двигатель, роторно-поршневой двигатель Ванкеля, двигатель внешнего сгорания Стирлинга и т. п.);
— двигатели, использующие электроэнергию, — электродвигатели;
— двигатели, использующие энергию предварительно сжатого воздуха;
— двигатели, использующие энергию предварительно раскрученного маховика, — маховичные двигатели.
Наибольшее распространение на современных автомобилях получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, использующие в качестве источника энергии жидкое топливо нефтяного происхождения (бензин, дизельное топливо) или горючий газ.
К системе «двигатель» относят также подсистемы хранения и подачи топлива и удаления продуктов сгорания (системы выпуска).
Движитель автомобиля обеспечивает связь автомобиля с внешней средой, позволяет ему «отталкиваться» от опорной поверхности (дороги) и преобразует энергию двигателя в энергию поступательного движения автомобиля. Основной тип движителя автомобиля — колесо. Иногда в автомобилях применяются комбинированные движители: для автомобилей высокой проходимости колесно-гусеничные движители (рис. 1.11), для автомобилей–амфибий колесный (при движении по дороге) и водометный (на плаву) движители.
Трансмиссия (силовая передача) автомобиля передает энергию от двигателя к движителю и преобразует ее в удобную для использования в движителе форму. Трансмиссии могут быть:
— механические (передается механическая энергия);
— электрические (механическая энергия двигателя преобразуется в электрическую, передается к движителю по проводам и там снова преобразуется в механическую);
— гидрообъемная (вращение коленчатого вала двигателя преобразуется насосом в энергию потока жидкости, передающейся по трубопроводам к колесу, и там, посредством гидромотора, снова преобразуется во вращение);
— комбинированные (электромеханические, гидромеханические).

Механическая трансмиссия классического автомобиля
Наибольшее распространение на современных автомобилях получили механическая и гидромеханическая трансмиссии. Механическая трансмиссия состоит из фрикционной муфты (сцепления), преобразователя крутящего момента, главной передачи, дифференциала, карданных передач, полуосей.
Сцепление — муфта, дающая возможность кратковременно разъединить и плавно соединить двигатель и связанные с ним механизмы трансмиссии.
Преобразователем крутящего момента является механизм, позволяющий ступенчато или бесступенчато изменять крутящий момент двигателя и направление вращения валов трансмиссии (для движения задним ходом). При ступенчатом изменении момента данный механизм называется коробкой передач, при бесступенчатом — вариатором.
Главная передача — зубчатый редуктор с коническими и (или) цилиндрическими шестернями, повышающий крутящий момент, передаваемый от двигателя к колесам.
Дифференциал — механизм, распределяющий крутящий момент между ведущими колесами и позволяющий вращаться им с разными угловыми скоростями (при движении на поворотах или по неровной дороге).
Карданные передачи представляют собой валы с шарнирами, связывающие между собой агрегаты трансмиссии и колес. Они позволяют передавать крутящий момент между указанными механизмами, валы которых расположены не соосно и (или) изменяют при движении взаимное расположение друг относительно друга. Количество карданных передач зависит от конструкции трансмиссии.
Гидромеханическая трансмиссия отличается от механической тем, что вместо сцепления устанавливается гидродинамическое устройство (гидромуфта или гидротрансформатор), выполняющее как функции сцепления, так и функции бесступенчатого вариатора. Как правило, это устройство размещается в одном корпусе с механической коробкой передач.
Электрические трансмиссии применяются сравнительно редко (например, на тяжелых карьерных самосвалах, на внедорожных автомобилях) и включают в себя: генератор на двигателе, провода и систему электроуправления, электромоторы на колесах (электрические мотор-колеса).
При жестком соединении двигателя, сцепления и коробки передач (вариатора) данная конструкция называется силовым агрегатом.
В ряде случаев на автомобиле могут быть установлены несколько двигателей различных типов (например, двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель), связанных друг с другом трансмиссией. Такая конструкция называется гибридной силовой установкой.
Системы управления автомобилем включают в себя:
— рулевое управление;
— тормозную систему;
— управление прочими системами автомобиля (двигателем, трансмиссией, температурой в кабине и т. д.). Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля, как правило, за счет поворота управляемых колес.
[Тормозная система]] служит для уменьшения скорости движения автомобиля вплоть до полной остановки и надежного удержания его на месте.

Несущая система в виде лонжеронной рамы

Несущая система автомобиля служит для крепления на ней всех прочих узлов, агрегатов и систем автомобиля. Она может выполняться в виде плоской рамы или объемного несущего кузова. Подвеска несущей системы обеспечивает упругую связь колес с несущей системой и обеспечивает плавность хода автомобиля при движении по неровной дороге, уменьшает вертикальные динамические нагрузки, передаваемые на автомобиль от дороги.
Кузов (кабина) служит для размещения водителя, пассажиров, груза или специального оборудования, транспортируемого автомобилем. Как было отмечено выше, в ряде случаев кузов совмещает функции несущей системы (несущий кузов). К системе автомобиля «кузов» принято относить также многие узлы, агрегаты, подсистемы, не попавшие в другие системы автомобиля (внешние световые приборы, климатические установки в салоне, ряд устройств безопасности для водителя и пассажиров и т. д.).

Устройство и конструкция автомобиля (далее):

Устройство современного автомобиля

У стройство современного автомобиля это раздел в котором вы найдете информацию о устройстве современных систем автомобиля.

С овременный автомобиль постоянно модернизируется, внедряются новые изобретения. Появляются новые системы впрыска, распределения горючей смеси, устройство современных автомобилей и описание Bosch.

У стройство автомобиля нового поколениядаст нам базовые знания о автомобиле, позволит расширить кругозор автомобилиста, подымет ваш уровень как водителя, но еще даст навыки механика.

С овременная автомобильная техника развивается очень быстро и нужно очень постараться, чтобы идти вслед за новыми современными технологиями. Как говорят «Программист прошлого года, без навыков работы в этом году, уже не программист». Потому, что техника и устройство современного автомобиля развивается с каждым днем.

1. Общее знакомство с современным автомобилем.

Шаг №1. Знакомство с современным автомобилем — если вы решили обзавестись автомобилем, хотите быть независимыми и не следить за расписанием вам надо задуматься о покупке автомобиля.

Шаг №2. Безопасность современного автомобиля — это одна из самых главных составляющих, которая учитывается при производстве современного автомобиля.

2.1 Ремни безопасности, как устройства системы безопасности — «пристегнутые ремни безопасности когда-то могут спасти вам жизнь».

2.2 Система безопасности транспортных средств — все современные авто производители уделяют внимание системам безопасности автомобиля, так как от этого зависит здоровье и жизнь пассажиров автомобиля.

2.3 Новые функции системы безопасности японских автомобилей — японские авто производители выбирают приоритетным направлением повышение безопасности автомобиля.

2.4 Система подушки безопасности — подушка безопасности значительно снижает риски повреждения человека пир ДТП.

Шаг №4. Схемы автомобилей

2. Устройство современного автомобиля

3. Системы питания современного автомобиля.

Шаг №1. Система питания — общее устройство системы питания типичного автомобиля.

Шаг №2. Инжектор (Промывка инжектора) — что такое инжекторный двигатель, как он работает, преимущества и недостатки.

Датчики давления на основе линейных дифференциальных трансформаторов

Датчики давления на основе линейных дифференциальных трансформаторов (ЛДТ)

В этих датчиках смещение диафрагмы преобразуется в перемещение сердечни­ка ЛДТ. Такие датчики ранее на автомобилях не применялись.

Линейный дифференциальный трансформатор — это электромеханическое устройство, вырабатывающее выходной электрический сигнал, пропорциональ­ный перемещению ферромагнитного сердечника. ЛДТ состоит из первичной и двух вторичных обмоток, симметрично расположенных на цилиндрическом кар­касе. Свободно движущийся внутри обмоток ферромагнитный сердечник в форме стержня обеспечивает связь этих обмоток через магнитный поток. На рис. 2.8 по­казана конструкция ЛДТ и приведена его принципиальная электрическая схема.

При возбуждении первичной обмотки с помощью внешнего источника пере­менного напряжения в двух вторичных обмотках наводятся ЭДС взаимоиндукции. Вторичные обмотки включены последовательно и встречно, поэтому результиру­ющий выходной сигнал преобразователя представляет собой разность этих напря­жений и равен нулю, когда сердечник находится в центральной (или в нулевой) позиции.

При уходе сердечника из этой позиции напряжение, индуцируемое в той вторичной обмотке, к которой движется сердечник, возрастает, а напряжение, индуцируемое в другой вторичной обмотке, уменьшается. В результате вырабаты­вается дифференциальный выходной сигнал, величина которого линейно зависит от положения сердечника. Фаза выходного напряжения изменяется скачком на 180° при переходе через нулевую позицию.

Полезную информацию о перемещении несут амплитуда и фаза выходного сигнала. Приходится использовать фазо- чувствительные демодуляторы, они име­ются в интегральном исполнении.

На автомобилях ЛДТ могут применяться в датчиках абсолютного давления впускного коллектора, где они преобразуют перемещение мембраны в электриче­ский сигнал.

ЛДТ обеспечивает погрешность преобразования перемещения сердечника в на­пряжение порядка 0,25%.

Первичная обмотка запитывается синусоидальным напряжением 3. 15 В с час­тотой 2. 5 кГц. Коэффициент трансформации дифференциального трансформато­ра 10:1. 2:1.

ЛДТ характеризуется отсутствием трения, стабильностью нуля, гальванической развязкой входа и выхода, может работать в агрессивных средах.

Мембранные потенциометрические датчики

Мембранные потенциометрические датчики

Чувствительным элементом является гибкая диафрагма или мембрана. При из­менении давления ее перемещение преобразуется в положение движка потенцио­метра. Для потенциометрических датчиков характерны повышенный уровень шума, износ, статическое трение затрудняет регулирование в диапазоне менее 0,5% от номинала.

Резистивный проволочный потенциометр со скользящим контактом — один из наиболее простых и эффективных преобразователей перемещения. Для его испо­льзования нужно лишь соединить скользящий контакт (движок) с движущимся объектом, а остальную часть потенциометра закрепить неподвижно. Но движок потенциометра контактирует с отдельными витками на катушке, поэтому выход­ной сигнал (напряжение) преобразователя изменяется не непрерывно, а в виде перемежающихся малых и больших скачков. Малый скачок имеет место, когда движок замыкает два соседних витка, большой скачок соответствует моменту пе­рехода движка к следующему витку и размыкания контакта с предыдущим вит­ком. Таким образом, разрешение этого преобразователя зависит от диаметра на­моточного провода и может быть улучшено путем использования более тонкого провода. Для потенциометра с плотностью намотки 50 витков на миллиметр, что близко к практическому пределу, предельное разрешение составляет 20 мкм.

Сегодня в потенциометрических датчиках используется пленочное покрытие резистивной дорожки. Более подробно о потенциометрических и других традици­онных датчиках ЭСАУ.

Давление паров топлива в баке

Давление паров топлива в баке

Автомобиль производит токсичные отходы при эксплуатации, которые посту­пают в окружающую среду: 60% в виде выхлопных газов во время движения, 20% в виде картерных газов и 20% за счет испарений топлива. Для уменьшения вред­ного влияния испарений топлива последние из бака поступают в адсорбер с акти­вированным углем, объемом 850. 1000 см 3 , где накапливаются и сжигаются в дви­гателе в подходящее время. На рис. 2.7 показана система улавливания паров бен­зина из топливного бака, в которой для управления продувкой адсорбера используется клапан с дифференциальным датчиком давления между давлением в за дроссельной зоне впускного коллектора и давлением паров топлива в баке. Ра­бочий диапазон ±0,5 psi (3,5 кПа).

Во время обратной вспышки во впускном коллекторе давление поднимается до 75 psi (520 кПа).

Традиционные методы борьбы с бросками давления: механические стопоры и фильтры, рациональная (ударостойкая) конструкция датчиков. В современных интегральных датчиках давления используются кремневые чувствительные эле­менты. Их модуль упругости 30 -10 6 psi (не хуже, чем у стали), а напряжение теку­чести даже выше (180. 300 psi). В прочном корпусе такие датчики обычно выдер­живают броски давления.

Давление в системе рециркуляции выхлопных газов

Давление в системе рециркуляции выхлопных газов

Система рециркуляции выхлопных газов (exhaust gas recirculation — EGR) предназначена для уменьшения содержания окислов азота (NO_x) в выхлопных га­зах. В присутствие солнечного света NO_x вступает в реакцию с углеводородом, об­разуя канцерогенный фотохимический смог.

Впервые система EGR была применена па автомобилях Chrysler в 1972 году. Окислы азота возникают при температуре в камере сгорания выше 1370 °С (2500 °F). При некоторых режимах работы двигателя, когда не производится отбор полной мощности, например, при равномерном движении по шоссе, можно сни­зить температуру сгорания рабочей смеси, т. е. пойти на уменьшение мощности. Это достигается введением небольшого количества (6. 10%) выхлопных газов из выпускного во впускной коллектор. Так как выхлопные газы инертны, то они раз­бавляют ТВ-смесь, не изменяя соотношения воздух/топливо.

С 80-х годов EGR стала частью электронной системы управления двигателем. В соответствии с требованиями к бортовым диагностическим системам второго поколения OBD-1I, система управления двигателем постоянно контролирует исп­равность клапана EGR, т. к. выход его из строя приводит к увеличению загрязне­ния окружающей среды выхлопными газами автомобиля.

Например, на автомобилях Ford в трубе между EGR и впускным коллектором делается вставка с калиброванным отверстием и измеряется дифференциальное давление по обе ее стороны. Когда клапан EGR открывается, это давление убыва­ет, что фиксируется компьютером с помощью датчика дифференциального давле­ния. Когда клапан EGR закрыт, давление по обе стороны вставки становится оди­наковым.

На серийных автомобилях могут также применяться датчики положения кла­пана EGR. Положение клапана модулируется в зависимости от разрежения во впускном коллекторе по принципу широтно-импульсной модуляции или 3-раз­рядного цифроаналогового преобразователя, когда в различной комбинации от­крываются 3 электро клапана с сечениями в отношении 1-2-4. Изменение давле­ния на 50 мм рт. ст. достаточно для открывания клапана. Дифференциальное дав­ление обычно равно 200 мм рт. ст.

Система контроля давления воздуха в шинах

Система контроля давления воздуха в шинах

Система позволяет следить за давлением в шинах и при его уменьшении ниже заданного уровня на щитке приборов автомобиля загорается ламповый или свето­диодный индикатор.

Каждому колесу соответствует отдельный индикатор. Пониженное давление в шинах повышает их износ, а также расход топлива, может привести к потере управления автомобилем, повышенное — ведет к вибрациям. На рис. 2.6 показа­ны блок-схема системы контроля давления в шинах и размещение датчика в коле­се автомобиля.

Система состоит из трех основных элементов. На ободе колеса установлен мем­бранный миниатюрный датчик давления (первый элемент), замыкающий контак­ты при снижении давления в шине и тем самым создающий вторичную цепь для высокочастотного излучателя (второй элемент), который размещен на узле крепле­ния тормозных колодок (на су порте). Датчик давления постоянно проходит в не­посредственной близости от излучателя при вращении колеса. Факт появления вторичной цепи для излучателя фиксируется ЭБУ. На приборном щитке загорает­ся контрольный индикатор (третий элемент), соответствующий колесу со снижен­ным давлением в шине. Система измеряет давление с точностью до ±50 миллибар. При нагреве на 10 °С давление в шине повышается на 1,5 psi (10,33 кПа). Повыше­ние температуры воздуха в шине не сказывается на точности датчика давления и не вызывает ложных срабатываний системы.

В другом варианте система контроля давления воздуха в шинах содержит ана­логовые датчики давления и температуры. Эти датчики размещаются в шинах и передают бесконтактным способом информацию в ЭБУ о давлении и температу­ре, даже если автомобиль неподвижен. Учитываются также скорость и загрузка ав­томобиля.