Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей
Георгий Бранихин, 2010

Несмотря на то что в автошколах немало внимания уделяется вопросам технического устройства автомобиля, полученных знаний хватает далеко не всем новичкам. Данная книга призвана восполнить этот пробел. Она поможет вам в короткие сроки разобраться в том, что представляет собой современный автомобиль, из каких узлов и агрегатов он состоит, почему при наличии определенных неисправностей машину нельзя эксплуатировать и т. д. Легкий и доступный стиль изложения и большое количество цветных иллюстраций способствуют быстрому усвоению предлагаемого материала даже теми, кто до настоящего момента никогда не имел дела с автомобилем. Книга рекомендована журналом «Автомир» и интернет-порталом www.avtotut.ru.

Оглавление

• Введение
• 1. Общее устройство автомобиля
• 2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Общее устройство и работа ДВС

Почти на всех современных автомобилях в качестве силовой установки применяется двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (рис. 2.1).

Существуют еще электромобили, но их мы рассматривать не будем.

Рис. 2.1. Внешний вид двигателя внутреннего сгорания

В основе работы каждого ДВС лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей.

При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.

В ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.

ДВС, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипношатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:

♦ выпуска отработавших газов;

Основные детали ДВС:

♦ головка блока цилиндров;

♦ распределительный вал с кулачками;

Большинство современных автомобилей малого и среднего класса оснащены четырехцилиндровыми двигателями. Существуют моторы и большего объема — с восьмью и даже двенадцатью цилиндрами (рис. 2.2). Чем больше объем двигателя, тем он мощнее и тем выше потребление топлива.

Рис. 2.2. Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:

а — четырехцилиндровые; б — шестицилиндровые; в — двенадцатицилиндровые (α — угол развала)

Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы — стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 2.3). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 2.4).

Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превращается в механическую.

Рис. 2.4. Поршень с шатуном:

1 — шатун в сборе; 2 — крышка шатуна; 3 — вкладыш шатуна; 4 — гайка болта; 5 — болт крышки шатуна; 6 — шатун; 7 — втулка шатуна; 8 — стопорные кольца; 9 — палец поршня; 10 — поршень; 11 — маслосъемное кольцо; 12, 13 — компрессионные кольца

Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 2.5).

В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.

Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз) (см. рис. 2.3). Самое нижнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вниз и готов начать движение вверх) называют нижней мертвой точкой (НМТ) (см. рис. 2.3). А расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня.

Рис. 2.5. Коленчатый вал с маховиком:

1 — коленчатый вал; 2 — вкладыш шатунного подшипника; 3 — упорные полукольца; 4 — маховик; 5 — шайба болтов крепления маховика; 6 — вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников; 7 — вкладыш центрального (третьего) подшипника

Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ — это камера сгорания.

А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра.

В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ.

Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливо-воздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных — 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.

Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах (используется чаще). При этом 1 л. с. равна примерно 0,735 кВт.

Как мы уже говорили, работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующихся при сгорании в цилиндре топливо-воздушной смеси.

В бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания (рис. 2.6), в дизельных — от сжатия.

Рис. 2.6. Свеча зажигания

При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно: в момент сгорания горючей смеси резко ускоряется, а все остальное время замедляется.

Для повышения равномерности вращения на коленчатом валу, выходящем наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик (см. рис. 2.5). Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.

А сейчас поговорим немного подробнее о работе одноцилиндрового двигателя.

Повторим, первое действие — попадание внутрь цилиндра (в пространство над поршнем) топливо-воздушной смеси, которую приготовил карбюратор или инжектор. Этот процесс называется тактом впуска (первый такт). Заполнение цилиндра двигателя топливо-воздушной смесью происходит, когда поршень из верхнего положения движется в нижнее. При этом к цилиндру двигателя подведены два канала: впускной и выпускной. Горючая смесь впускается через первый канал, а продукты ее сгорания выходят через второй. Непосредственно перед входом в цилиндр в этих каналах установлены клапаны. Их принцип действия очень прост: клапан — это подобие гвоздя с большой круглой шляпкой, перевернутый шляпкой вниз, которой закрывается вход из канала в цилиндр.

При этом шляпка прижимается к кромке канала мощной пружиной и закупоривает его.

Если нажать на клапан (тот самый гвоздь), преодолев сопротивление пружины, то вход в цилиндр из канала откроется (рис. 2.7).

Во время этого такта поршень перемещается из ВМТ в НМТ. При этом впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Через впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью до тех пор, пока поршень не окажется в НМТ, то есть его дальнейшее движение вниз станет невозможным. Из ранее сказанного мы с вами уже знаем, что перемещение поршня в цилиндре влечет за собой перемещение кривошипа, а следовательно, вращение коленчатого вала и наоборот. Так вот, за первый такт работы двигателя (при перемещении поршня из ВМТ в НМТ) коленвал проворачивается на пол-оборота.

После того как топливо-воздушная смесь, приготовленная карбюратором или инжектором, попала в цилиндр, смешалась с остатками отработавших газов и за ней закрылся впускной клапан, она становится рабочей.

Теперь наступил момент, когда рабочая смесь заполнила цилиндр и деваться ей стало некуда: впускной и выпускной клапаны надежно закрыты. В этот момент поршень начинает движение снизу вверх (от НМТ к ВМТ) и пытается прижать рабочую смесь к головке цилиндра (см. рис. 2.7). Однако, как говорится, стереть в порошок эту смесь ему не удастся, поскольку преступить черту ВМТ поршень не может, а внутреннее пространство цилиндра проектируют так (и соответственно располагают коленчатый вал и подбирают размеры кривошипа), чтобы над поршнем, находящимся в ВМТ, всегда оставалось пусть не очень большое, но свободное пространство — камера сгорания. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 0,8–1,2 МПа, а температура достигает 450–500 °C.

Устройство и ремонт автомобиля

АВТОМОБИЛЬ СОСТОИТ ИЗ:

1) Кузов (рама) — это часть автомобиля предназначенная для размещения водителя и пассажиров или груза. Кузов является самой основной и дорогостоящей деталью автомобиля, так как прямолинейно влияет на долговечность автомобиля. При покупке автомобиля покупатель первым делом обращает внимание на состояние кузова и его внешний вид.

2) Двигатель (мотор) — это сердце автомобиля, задача, которого преобразовать тепловую энергию в механическую работу. Двигатель создает крутящий момент и через трансмиссию передает вращение на колеса, для того, чтобы автомобиль начал движение. Двигатель состоит из

• Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) — воспринимает на себя давление газов после сгорания горючей смеси и преобразует возвратно-поступательное движение поршня-шатуна в вращательное движение коленчатого вала.
• Газораспределительный механизм (ГРМ)— открывает и закрывает клапана для впуска в цилиндры горючей смеси и выпуска отработавших газов.
• Система охлаждения двигателя — отводит тепло от нагреваемых деталей двигателя, обеспечивая оптимальный температурный режим работы.
• Система смазки двигателя -для подвода масла к трущимся поверхностям деталей, что вследствие уменьшает трение между ними и снижает потери мощности двигателя.
• Система питания двигателя — для приготовления оптимальной горючей смеси, которая состоит из топлива и воздуха. Подает горючую смесь в цилиндры двигателя и отводит отработавшие газы.
• Система зажигания двигателя— создает и подает ток высокого напряжения в цилиндры для последующего воспламенения рабочей смеси.

3) Трансмиссия автомобиля — отвечает за передачу крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, а также изменяет величину и направление этого момента. Конструкция трансмиссии в корне зависит от количества ведущих мостов. Автомобиль у которого все мосты являются ведущими называется полноприводным.

Трансмиссия автомобиля состоит из

• Сцепление — служит для разъединения двигателя и коробки передач во время переключения передач (без остановки двигателя) и плавного их соединения при трогании с места.
  
• Коробка передач — изменяет силу тяги, скорость и направление движения автомобиля. Обеспечивает отсоединение двигателя от трансмиссии за счет включения нейтральной передачи.
• Карданная передача — обеспечивает передачу крутящего момента от коробки передач к ведущим мостам.
  
• Главная передача — увеличивает крутящий момент и передает его на полуоси.
  
• Дифференциал — обеспечивает вращения колес ведущего моста с разной угловой скоростью
• Раздаточная коробка — распределяет крутящий момент от коробки передач к ведущим мостам, увеличивая передаточное число. Позволяет включать и отключать передний ведущий мост.

4) Рулевое управление — обеспечивает движения автомобиля в заданном направлении.

5) Тормозная система — для снижения скорости и полной остановки автомобиля или его удержания на месте.

6) Ходовая часть — выполняет роль тележки и служит для перемещения автомобиля по дороге. Механизмы и детали ходовой части обеспечивают комфортные условия передвижения, уменьшая вибрации и тряску.

4) Система электрооборудования автомобиля — это устройства, которые вырабатывают, передают или потребляют электроэнергию на автомобиле, обеспечивая стабильную работу двигателя, трансмиссии, ходовой части автомобиля, а также влияют на автоматизацию процессов автомобиля, безопасность движения и комфорт водителя и пассажиров.

УЧЕБНИК УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ

Для того, чтобы изучить устройство грузового и легкового автомобиля необходимо последовательно изучать материалы учебника. Для эффективного обучения рекомендуем изучать материал схематически, в следующей последовательности:

1) Назначение автомобиля (прежде чем изучать устройство и работу автомобиля надо знать его предназначение);

2) Устройство автомобиля (первым шагом необходимо изучить общее устройство автомобиля, затем можно приступать к изучению устройства агрегатов и систем автомобиля);

3) Принцип работы автомобиля (если вы изучили назначение и устройство автомобиля, вам будет легче понять принцип работы автомобиля).

Такая схема обучения устройству автомобиля поможет вам изучить учебник «Устройство автомобиля» в кратчайшие сроки. Придерживаться схематичности обучения необходимо при рассмотрении строения всех агрегатов и систем автомобиля.

Не каждый опытный автомобилист знает как устроен современный автомобиль, а если вы новичок вам обязательно придется столкнуться с вопросами технического обслуживания, ремонта и диагностики автомобиля. А могут возникать такие ситуации, в которых придется ремонтировать автомобиль самому. Для того, чтобы понять как ремонтировать автомобиль самому, необходимо изучать книги по ремонту автомобилей

Если вы начинающий водитель, вам понадобиться выбрать хорошую станцию технического обслуживания (СТО), и научится ремонтировать автомобиль самому. Для того, чтобы облегчить вам обучение, были созданы разделы посвященные техническому устройству, ремонту и обслуживанию автомобиля

1) Как ремонтировать автомобиль самому — У вас поломался автомобиль и вы хотите его отремонтировать сами? Тогда раздел «Как отремонтировать автомобиль самому», для вас.

2) Капитальный ремонт двигателя автомобиля — это техническая информация о том, как ремонтировать двигатель своими руками

3) Неисправности автомобиля и как устранять неисправности — раздел сайта, где собрана информация о том как определить неисправности, причины их возникновения и способы устранения неисправностей

Современные марки автомобилей так быстро развиваются, что не успеваешь изучать устройство современных автомобилей . Но это ни есть плохо, ведь развитие современных автомобилей облегчает нам жизнь, а именно: управление автомобилем становится более легким, безопасным и комфортабельным. В последнее время лучшие авто производители обращают внимание на расход топлива и экологию, в связи с этим создаются новые, современные двигатели нового поколения . Проектирование и расчет надежного нового автомобиля это главная задача инженера, который его создает

1) Проектирование и расчет автомобиля — это раздел, в котором находятся материалы, которые помогут вам изучить расчет и проектирование автомобиля, получить теоретические знания автомобильного дела, разобраться в автомобильных терминах и обозначениях.

2) Надежность автомобиля — это раздел, где вы найдете различные способы повышения надежности агрегатов и механизмов автомобиля.

3) Обучение токарному делу — если вы решили изучить токарное дело, понять основы токарного дела, освоить приемы работы токаря и оборудование с которым он работает вам сюда.

4) Технология сварки автомобиля — это раздел, который поможет вам изучить различные технологии сварки и понять принципы сварочного дела.

5) Технология покраски кузова автомобиля — если вы хотите научится ремонтировать кузов, узнать современные технологии покраски кузова, а также оборудование и материалы, которые используются для покраски кузова , вам сюда.

Ну что же, думаю у каждого из Вас, есть огромный запас терпения, чтобы разобраться с тем, как устроен автомобиль, принцип работы автомобиля, как ремонтировать автомобиль самому, а также освоить правила эксплуатации и обслуживания автомобиля. Желаю Вам приятного обучения!