Как работает автомобиль - 9 уроков (перевод с английского) [0]. Как работает автомобиль

схема, принцип работы и особенности :: SYL.ru

Изобретение двигателя внутреннего сгорания и автомобиля в корне перевернуло жизнь человечества. Благодаря машинам существенно экономилось время, которое тратилось на передвижение. Также за счет автомобилей появилась возможность осуществлять крупные грузоперевозки. Сегодня водительское удостоверение есть у каждого второго, но далеко не все водители знают, как устроен автомобиль. А ведь эти знания очень полезны – они помогут увереннее чувствовать себя на дороге и не теряться в трудных ситуациях. Машины иногда ломаются, а зная схему устройства и принцип работы, можно устранить неполадку своими силами или хотя бы рассказать автослесарю, что сломалось.

Как устроен автомобиль? Более подробно об устройстве расскажем в нашей статье.

Кузов

Это основная и самая важная часть любого авто. На многих автомобилях кузов – это несущая конструкция. К этой основе крепятся все остальные узлы. Кузов – это комплекс из штампованного днища, задних и передних лонжеронов, крыши, двигательного отсека и прочих навесных комплектующих. Современные кузовы изготавливаются из сотен отдельных деталей, которые затем соединяются в цельную конструкцию. Основные элементы для производства кузовов делают из стальных сплавов, алюминия, пластика, полимеров, а также из стекла. При этом автопроизводители предпочитают применять сталь с низким содержанием углерода. Толщина листов составляет от 0,65 до 2 миллиметров. За счет применения такой стали удается снизить вес автомобиля не в ущерб характеристикам жесткости.

Производство кузовов представляет собой несколько этапов. Так, вначале из стального листа разной толщины посредством штамповки производят отдельные элементы. Затем они соединяются в узлы посредством сварки и собираются в единое целое. Современные кузовы производятся на роботизированных линиях, без участия человека.

Двигатель внутреннего сгорания

Многим интересно было бы узнать, как устроен автомобиль (для «чайников» эта тема тем более увлекательна). Конструкция его не сложная, а принцип работы простой и понятный. Хоть современные моторы и усложнились, но общее устройство не изменилось. Существуют бензиновые, дизельные двигатели, электрические моторы. Двигатель внутреннего сгорания является самым распространенным среди всех, которые устанавливают на транспортные средства. Рассмотрим устройство и принцип работы силового агрегата.

Как устроен двигатель автомобиля? Он представляет собой блок, в котором есть цилиндр, поршень, впускной и выпускной клапаны, шатун, коленчатый и распределительный валы. На автомобили устанавливаются чаще всего четырехтактные четырехцилиндровые моторы. Но есть 6-, и даже 8-цилиндровые агрегаты.

В каждом моторе есть цилиндр и подвижный поршень. Внутри цилиндра тепловая энергия преобразуется в механическую. При открытии впускного клапана, в цилиндр поступает горючая смесь. Посредством искры, созданной системой зажигания, смесь поджигается и сгорает. Энергия горения заставляет поршень двигаться вниз. Когда он двигается, посредством шатуна вращается и коленчатый вал. Далее открывается выпускной клапан. Отработанные газы попадают в выпускную систему и выводятся наружу.

Современный мотор гораздо сложнее, чем 50 лет назад, и состоит он не только из базовых деталей. Сейчас почти все производители начали использовать турбины. Причем не только на дизельных, но и на бензиновых двигателях. Но мы продолжим дальше узнавать, как устроен автомобиль – будет интересно.

Трансмиссия и КПП

Недостаток двигателей внутреннего сгорания – очень узкий диапазон оборотов, при которых мощность достигает максимального показателя. Кроме того, каждый мотор имеет «красную зону» - это предел максимальных оборотов. Иначе есть риск, что двигатель выйдет из строя.

Чтобы в каждом режиме мотор мог работать на оптимальных для него оборотах, когда мощность и крутящий момент на максимуме или близки к нему, нужна коробка передач. Также трансмиссия передает крутящий момент на колеса автомобиля через полуоси в случае с переднеприводными автомобилями или через карданный вал в случае с заднеприводными. Последняя схема конструкции является классической.

Давайте рассмотрим, как устроена коробка передач автомобиля. Существует четыре варианта КПП – это традиционная механическая коробка, автоматическая гидротрансформаторная КПП, роботизированная и вариаторная система. Начнем с устройства и принципа действия механических коробок. Этот механизм передает, преобразует и меняет направление вращательного момента от двигателя внутреннего сгорания на колеса.

Устроена МКПП следующим образом. В корпусе из стали или чугуна установлены шестеренки и валы. Последних всего три – это первичный, промежуточный и вторичный вал. Но это еще не все. Во всех моделях КПП имеется дополнительный вал и шестерни задней передачи. Также коробка состоит из картера, синхронизаторов, механизма переключения и селектора передач.

Валы КПП вращаются на подшипниках. Каждый имеет набор шестеренок с разным числом зубьев. Чтобы работа коробки была бесшумной, а включение передач плавным, шестерни оснастили синхронизаторами. Они предназначены для выравнивания угловых скоростей шестеренок в процессе вращения. Механизм переключения необходим для смены скорости. Водитель через рычаг-селектор выбирает необходимую передачу.

Передаточные числа КПП

Чтобы лучше узнать, как устроен автомобиль, с помощью простого примера разберем работу КПП. Имеется, к примеру, две шестерни с разным числом зубьев – на первой 20, на второй – 40. Если первая сделает два оборота, вторая провернется только один раз. А далее простая математика. Первичный вал КПП и первая шестерня вращается с частотой 2000 об/мин. Вторая шестеренка будет вращаться в два раза медленнее – с частотой 1000 об/мин. Пусть у первой шестерни 20 зубьев, у второй – 40, у третьей – 20, четвертой - 40. Вторая и третья находятся на одном валу. А значит, третья шестерня тоже будет вращаться с частотой 1000 об/мин. А вот четвертая уже медленнее. Ее частота составит 500 об/мин. При этом на промежуточном валу будет 1000 об/мин.

Разные шестерни имеют разные передаточные числа. А значит, скорость вращения будет отличаться. Первая и вторая передача в автомобиле имеет самую большую мощность. Двигатель очень легко вращает колеса и двигает тяжелый автомобиль. Машина при этом едет с низкой скоростью. Более высокие передачи используются, когда машина уже едет по инерции и мотору не тяжело раскручивать колеса. Высшие передачи имеют более низкую мощность. Но они более быстрые – на них развиваются высокие скорости – от 80 и выше километров в час.

Ну, а мы продолжим дальше узнавать, как устроен автомобиль.

Система сцепления

Для того чтобы была возможность останавливаться на светофорах, трогаться с места, переключать передачи, автомобили оснащены сцеплением. Этот механизм позволяет соединять и разрывать связь коробки передач с двигателем. Это очень важный элемент в устройстве любого транспортного средства. Давайте рассмотрим, как устроено сцепление автомобиля. Сцепление – это узел, в котором крутящий момент передается за счет сил трения. Он позволяет на короткое время разъединять двигатель и трансмиссию, а затем соединять обратно – максимально плавно.

Сцепление состоит из картера, кожуха, нажимного диска или корзины и ведомого диска. Также в устройстве имеется и привод (обычно он гидравлический). Ведомый диск под воздействием пружины прижат к маховику всегда. За счет очень высоких сил трения маховик и ведомый диск вращается вместе. При необходимости диски разъединяются и крутящий момент больше не передается. В этот момент можно переключить передачу или остановиться. Если нажать на педаль тормоза, не выжав предварительно сцепление, двигатель заглохнет.

Тормозная система

Рассмотрим, как устроена тормозная система автомобиля. Она представляет собой комплекс из колодок, барабанов, а также дисков и гидравлических цилиндров. Существует два типа тормозных систем – рабочая, которая предназначенная для полной остановки, и стояночная. Последняя необходима для удерживания машины на сложных участках.

В современных автомобилях тормоза представляют собой механизм с гидравлическим приводом. За счет избыточного давления при нажатии на педаль срабатывает тормозной механизм – колодки с большим усилием трутся об диск и машина останавливается.

Климатическое оборудование

Многие хотя знать, как устроен кондиционер автомобиля. При всех различиях в конструкции, он ничем не отличается от устройства обычного бытового кондиционера. Там также есть компрессор, вентиляторы и блок управления. Работает система за счет хладагента. Компрессор качает фреон, который из газообразного состояния превращается в жидкость.

Электрическое оборудование

Чтобы двигатель работал исправно, требуется электричество. Для этого в конструкции имеется аккумулятор. Но он не может долго выдавать нужный ток для всех потребителей. В паре с аккумулятором работает генератор. Давайте узнаем, как устроен генератор автомобиля. Итак, что это такое? Генератор – это источник электрической энергии для всех потребителей. Работает после запуска двигателя, а также заряжает аккумулятор. Любые генераторы представляют собой статор и обмотку, первый зажат между двумя крышками. На последней имеет щеточный узел. Крышки стягиваются винтами. Также имеется и ротор, который вращается внутри статора. При вращении генерируется электрический переменный ток. Он выпрямляется посредством специального блока. Имеется регулятор напряжения – он стабилизирует перепады тока при работе генератора.

Подвеска

Рассмотрим вкратце, как устроена подвеска автомобиля. Это комплекс из упругих элементов, гасящих устройств, стабилизаторов и опор колес. Система подвески предназначена для гашения или же смягчения колебаний, которые в процессе движения по неровностям передаются на кузов. За счет нее колеса могут перемещаться вне зависимости от кузова.

Система охлаждения

Двигатель разогревается до высоких температур, а перегрев для мотора очень страшен. Для этого существует система охлаждения, один из элементов которой – радиатор. Что он собой являет? Давайте рассмотрим, как устроен радиатор охлаждения автомобиля. Зачастую, он имеет несколько секций, сердцевину, а также детали крепления. Жидкость, которая поступает из рубашек охлаждения двигателя, должна охлаждаться в радиаторе. Сердцевина – это тонкие пластины, через которые идут плоские вертикальные трубы. Они припаяны к пластинам. Жидкость проходящая через сердцевину и трубки, интенсивно охлаждается. Холодный поток поступает обратно в рубашку двигателя, забирая лишнее тепло. При помощи вентилятора, радиатор может охлаждаться принудительно. Данный элемент может быть электрическим, либо иметь привод от вискомуфты. В первом случае работают датчики, во втором частота вращения лопастей корректируется самой механической муфтой.

Заключение

Вот как устроен автомобиль. На самом деле ничего сложного в конструкции нет. Даже в современных авто можно разобраться и при необходимости отремонтировать их.

www.syl.ru

Как работает двигатель?

Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель - это "сердце" почти любого автомобиля - 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.

В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.

Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина - это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный "движок" является двигателем внутреннего сгорания - т.е. сгорание бензина происходит внутри него.

Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные - совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.

А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.

Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто - в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:

1. Такт впуска топлива
2. Такт сжатия топлива
3. Такт сгорания топлива
4. Такт выпуска отработавших газов

Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее "картофельной пушке". Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов - их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!

На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:

A - Распределительный валB - Крышка клапановC - Выпускной клапанD - Выхлопное отверстиеE - Головка цилиндраF - Полость для охлаждающей жидкостиG - Блок двигателяH - МаслосборникI - Поддон двигателяJ - Свеча зажиганияK - Впускной клапанL - Впускное отверстиеM - ПоршеньN - ШатунO - Подшипник шатунаP - Коленчатый вал

Вот что происходит, когда двигатель проходит свой ​​полный четырёхтактный цикл:

1. Начальное положение поршня - в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
2. Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в "западне"), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
3. Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
4. После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.

Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.

Как работает двигатель - анимация

Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое "картофельной пушкой", является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.

Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!

Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите - ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:

Типы двигателей

Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:

• Рядный
• V-образный
• Оппозитный

Вот они - все три типа расположения цилиндров в двигателе:

Рядное расположение 4-х цилиндров

Оппозитное расположение 4-х цилиндров

V-образное расположение 6 цилиндров

Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.

Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:

Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:

• Свеча зажигания обеспечивает искру, которая зажигает воздушно-топливную смесь, так, чтобы происходило сгорание. Искра должна произойти в нужное время, чтобы двигатель работал должным образом.
• Клапаны - впускные и выпускные - также должны открываться в строго нужное время, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить отработавшие газы. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания так, что воздушно-топливная смесь плотно "замурована" в цилиндре.
• Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.
• Поршневые кольца. Мы их пока ещё не видели на рисунках, но это довольно часто употребляемая вещь, так как от их износа зависит многое в работе двигателя. Поршневые кольца огибают поршень и упираются во внутреннюю поверхность цилиндра, двигаются вверх/вниз вместе с поршнем и обеспечивают уплотнение между наружным краем поршня и внутренней кромкой цилиндра. Кольца служат двум целям: предотвращают утечку топлива в масляный отстойник во время сжатия и горения и удерживают масло в картере от утечки в область горения, где оно может сгореть из-за невероятно высокой температуры. Большинство автомобилей с такими симптомами как повышенный расход топлива и масла, чёрный дым из глушителя, и с пробегом более 100 тысяч километров, попросту имеют изношенные кольца, которые больше не "запечатывают" поршень должным образом.
• Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может поворачиваться на обоих концах так, что его угол может меняться в то время как поршень движется и когда коленчатый вал поворачивается.
• Коленчатый вал крутится за счёт движения поршня.
• Картер окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество машинного масла, которое собирает на дне отстойника.

А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:

Полный цикл работы двигателя

Далее мы узнаем, что может помешать работе двигателя.

Почему двигатель не работает?

Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится. Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:

• Плохая топливная смесь
• Отсутствие сжатия
• Отсутствие искры

Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная "большая тройка" является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.

Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:

• У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
• Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
• Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
• В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.

Отсутствие сжатия - если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:

• Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
• Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
• Появилось отверстие в цилиндре.

Отсутствие искры может быть по ряду причин:

• Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
• Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
• Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.

И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:

• Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
• Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
• Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы - выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
• Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
• Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.

В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.

Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.

Как работают клапаны?

Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом. Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.

Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками. Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).

Как работает система зажигания?

Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.

Как работает охлаждение?

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники - ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.

Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.

Как работает пусковая система?

Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.

Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер - это всегда довольно мощный и, следовательно, "кушающий" ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:

• Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
• Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
• Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
• Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.

Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.

Как работает впрыск и смазочная система?

Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.

Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).

Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле - это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.

Система выпуска отработавших газов

Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой ​​автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей ​​выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.

Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора. Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле, фарам, стеклоочистителям, электрическим стеклоподъемникам, приводу сидений, бортовому компьютеру и ещё множеству устройств) посредством проводки автомобиля.

Теперь можно сказать, что Вы знаете всё об основах главных подсистем двигателей!

howcarworks.ru

Справочник автомобилиста - устройство автомобиля, ремонт, обслуживание, тюнинг, советы

Атермальная тонировка прочно вошла в последние годы в перечень требований к комфорту в салоне автомобиля, и современные машины многих автопроизводителей уже на конвейере комплектуются атермальными стёклами. Водители же, владеющие автомобилями с обычными стёклами, для повышения уровня комфорта могут затонировать их с помощью атермальной плёнки. Читать дальше >>   Шарнир равных угловых скоростей (сокращенно ШРУС или «граната» – это одно и то же) – такое название одного из элементов трансмиссии автомобиля часто можно услышать на автосервисных предприятиях и в мастерских, но далеко не все автомобилисты представляют себе, что это такое и какие последствия может вызвать неисправность этого узла. Читать дальше >>   Практически все автомобилисты знакомы с понятием «типоразмер шины», но это далеко не единственный параметр, определяющий такие важные технические характеристики автомобильной покрышки, как, например, индекс скорости. Непосредственно с этим показателем связана и другая не менее важная характеристика автомобильной шины – индекс нагрузки. Читать дальше >>   Ситуации, когда необходимо пробить номер машины часто встречаются в повседневной жизни. Участник дорожного происшествия уехал с места аварии, или у автомобиля с пробегом привлекательная цена и хочется проверить его историю (ограничения на регистрационные действия, участие в ДТП, сервисное обслуживание) – в этих случаях проверка будет совсем не лишней. Читать дальше >>   Летняя резина и связанное с этим определением "переобувание" автомобиля – одна из главных весенних забот практически каждого автомобилиста. И хорошо, если прошлогоднему комплекту летних шин ещё далеко до конца ресурса, потому что в противном случае предстоит решать нелегкую для новичков задачу обоснованного выбора новой летней резины. Читать дальше >>   Аппаратно-программный комплекс «ОСКОН» – это новейший полицейский радар, который первыми на дорогах заметили автолюбители Московской области ещё в конце 2017 года. Данный полицейский радарный комплекс на базе микроавтобуса полноценно заработал во всех регионах России уже в 2018 году, и за короткий срок успел доставить немало проблем водителям. Читать дальше >>   Надёжная и долговечная работа двигателя автомобиля связана, прежде всего, с тем, какое моторное масло используется при его эксплуатации. Выбор масел огромен и не всегда автовладельцы правильно ориентируются в этом многообразии. Иногда качественным и дорогим, но не соответствующим типу двигателя продуктом можно серьёзно навредить мотору. Читать дальше >>   Перевод английского слова Tuning (настройка, регулировка) в полной мере не описывает направление автомобильного бизнеса (или скорее автомобильного мира), именуемого тюнингом автомобиля. Доработка конструкции, изменение режимов работы на программном уровне, изменение внешнего дизайна и интерьера – вот далеко не полный перечень того, что входит в понятие тюнинг. Читать дальше >>   Хотя современные легковые автомобили оснащаются преимущественно одним типом тормозов – дисковыми, парк машин с задними барабанными тормозами всё ещё достаточно велик. Поэтому вопросы, связанные с устройством как барабанных, так и дисковых тормозов, их отличиями друг от друга, особенностями эксплуатации, обслуживания и ремонта остаются актуальными. Читать дальше >>   Техническое обслуживание автомобиля – это комплекс профилактических мероприятий, предписываемых к исполнению производителем машины. Задача технического обслуживания – не допустить отказов и неисправностей, вероятность появления которых в определённый период достаточно высока. Проще говоря: лучше предупредить заранее, чем потом долго и дорого ремонтировать. Читать дальше >>

unit-car.com

Как работает автомобиль: двигатель - MoBiblio.Ru

Вы бы могли подумать, что ежемесячно пользователи Интернета более 6 тыс. раз спрашивают поисковую систему Яндекс «Как работает автомобиль?». Узнав об этом, нам стало ясно, что это большая и интересная тема для серии публикаций, потому, что автомобиль сложное инженерное устройство и простого ответа на этот вопрос быть не может. Этой публикацией мы начинаем цикл статей, в которой расскажем принципы работы основных узлов современного автомобиля. И первый будет статья о том, как работает двигатель автомобиля: «Как работает автомобиль: двигатель».

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — это сердце автомобиля. Двигатель  — это сложное электро-механическое устройство, построенное для преобразования тепла от горения топлива в энергию для того, что будет вращать колеса.

Схема четырех-целиндрового двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

1. Картер. В нем находятся погруженные в моторное масло движущиеся части двигателя.
2. Коленчатый вал (коленвал). Передает энергию вращения через маховик (4) и коробку передач на колеса.
3. Шатун. Превращает энергию толкания от поршня (5) в энергию вращения на коленвал (2).
4. Маховик. Массивное стальное зубчатое колесо, прикрепленное к концу коленвала (2). Маховик помогает передавать энергию вращения сглаживая толкательные импульсы каждого поршня (5) так, что вращение идет равномерно.
5. Поршень. Поршни снабжены стальными кольцами в верхней части, которые заполняют пространство между головкой поршня и стенками цилиндра. Это нужно, что бы сделать камеру сгорания герметичной.
6. Распределительный вал (распредвал). Предназначен для открытия впускных и выпускных каналов (клапанов) в нужный момент и подачи в камеру сгорания топливной смеси и отвода выхлопных газов.
7. Ремень распредвала или ремень привода газораспределительного механизма (ГРМ). Ремень ГРМ нужен для вращения распредвала (6) в определенной синхронной зависимости от коленвала (2) двигателя.

Цепная реакция, которая способствуют достижению этой цели, приводится в действие с помощью электрической искры, которая поджигает смесь паров бензина и сжатого воздуха внутри каждого герметичного цилиндра и заставляет смесь быстро сгорать. Именно поэтому такие двигатель называется двигателем внутреннего сгорания. Когда смесь сгорает, она расширяется, обеспечивая энергию для автомобиля привода.

Чтобы выдерживать тяжелые внутренние нагрузки, двигатель должен быть прочной конструкцией. Типичный двигатель внутреннего сгорания состоит из двух основных частей:

• нижней, более тяжелой секции блока цилиндров с кожухом для главных движущихся частей;
• верхней, съемная верхняя крышка головки цилиндров.

Головка цилиндров содержит клапаны контролирующие каналы, через которые воздух и топливная смесь поступает в цилиндры, и каналы, через которые убираются газы, образующиеся при сжигании топливной смеси.

В блоке цилиндров размещается коленчатый вал, преобразующий возвратно-поступательное движение от поршней во вращательное движение на коленчатый вал. Часто в блоке цилиндров также находится распределительный вал. Он управляет механизмами, которые открывают и закрывают клапаны в головку блока цилиндров.

Рядный двигатель V-8 двигатель Горизонтально-оппозитный двигатель

Простейший и наиболее распространенный тип двигателя состоит из четырех вертикальных цилиндров расположенных друг за другом в ряд. Такой тип двигателей, известен как рядный двигатель. Автомобили с объемов свыше 2000 куб. см часто имеют шесть цилиндров в один ряд.

Более компактный V-образный двигатель, устанавливаемый на некоторые автомобили, имеет ряды цилиндров расположенные напротив друг друга под углом до 90 градусов. Такие двигатели имеют восемь или двенадцать цилиндров в двух рядах, а также иногда встречаются двигатели и с шестью цилиндрами.

Некоторые двигатели имеют горизонтально расположенные цилиндры. Они являются модификацией V-образных двигателей, у которых угол взаимного положения рядов цилиндров был увеличен до 180 градусов. Их преимущества заключаются в том, что они имеют скромные габариты по высоте, а также есть определенные преимущества в плане баланса двигателя.

Цилиндры, в которых работают поршни, целиком отлиты в блоке цилиндров. Таким же образом на корпусе двигателя отлиты разнообразные крепления для дополнительного оборудования, такого как, например, фильтр для масла, которое смазывает двигатель, и насос для топлива. Масляный резервуар, называемый «поддон», крепится болтами под картер двигателя.

Блок цилиндров и головка цилиндров, как правило, сделаны из чугуна. Но иногда производители выбирают для изготовления двигателей специальные алюминиевые сплавы, потому что алюминий легче и более эффективно рассеивает тепло.

 

Информация о статье

Как работает автомобиль: двигатель

Этой публикацией мы начинаем цикл статей, в которой расскажем принципы работы основных узлов современного автомобиля. И первый будет наша статья о том, как работает двигатель автомобиля под названием: «Как работает автомобиль: двигатель».

Как работает двигатель автомобиля

Автор: Вячеслав Лаурин

Дата публикации: 02/07/2016

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — это сердце автомобиля. Это сложное электро-механическое устройство, построенное для преобразования тепла от горения топлива в энергию для того, что будет вращать колеса.

5 / 5 звезд

mobiblio.ru

Как работает автомобиль

Как работает автомобиль – знать ответ на этот вопрос необходимо для того, чтобы хоть более-менее успешно эксплуатировать транспортное средство. «Более-менее» – это означает – без постоянных заездов в техсервис и голосования на обочине с «аварийкой». Да даже обычное понимание того, как машина едет и что заставляет ее двигаться, значительно повысит скорость обучения вождению.

Обычно в автошколах очень мало рассказывают про то, как работает автомобиль и его внутреннее устройство, выделяя на это одно-два занятия. Считается, что простому водителю вовсе не обязательно знать что и как устроено. Но поверьте, азы техобслуживания и какие-то легкоустраняемые капризы собственной машинки лучше изучить (или самостоятельно или попросить показать и рассказать тех, кто понимает).

Для того, чтобы самостоятельно разобраться как и на чем работает автомобиль, нужно начать с самой главной составляющей каждого автомобиля – двигателя. Двигатели в современных авто являются двигателями внутреннего сгорания – бензин сжигается внутри двигателя и получившаяся в этом процессе энергия направляется именно на то, чтобы заставить двигаться все системы автомобиля.

Цилиндр – основная часть двигателя, в автомобиле их, как правило четыре или шесть, расположены они могут быть в один или два ряда. Споры по поводу преимущества тех или иных моделей с большим-меньшим количеством цилиндров не умолкнут до тех пор, пока автокомпании не наладят выпуск абсолютно идентичных друг другу моторов (чего не случится никогда, а, следовательно – спорам – быть: сколько людей столько и мнений).

Вопрос «как и почему работает автомобиль» очень увлекательная штука, если подойти к ней с правильной стороны и попытаться понять действительно сам принцип работы, а не влезать в матчасть с головой, заучивая кучу разных терминов и ненужных мелочей в один присест.

Еще по теме

awtosowet.ru

Как работает автомобиль - 9 уроков (перевод с английского) - DRIVERU.RU / Пост

Введение

Вас интересовало, что же происходит под капотом вашего железного коня? Для непосвященного человека двигатель выглядит как кусок металла, опутанный трубками и проводами. Наверное, вам просто любопытно, что же происходит внутри него. Или может бы вы, покупая новую машину, хотите понять, что же на самом деле значит «3-х литровый V6» или «двойной распредвал DOHC» или «фазированный впрыск». Что же это всё значит?

Двигатель автомобиля Jeep® Grand Cherokee

В этой статье мы раскроем основные принципы строения двигателя и работы его основных частей. Также расскажем, что может сломаться и что можно прокачать. Основное назначение бензинового двигателя - это преобразовывать энергию сгорания бензина в движение так, чтобы автомобиль мог двигаться. Большое развитие получили двигатели, в которых бензин сгорает внутри самого двигателя. Именно поэтому они и называются двигателями внутреннего сгорания - процесс сгорания происходит внутри двигателя. И так, для общего развития:

• Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельный двигатели, газотурбинные двигатели. Есть ещё роторные, двухтактные и HEMI-двигатели. У каждого вида есть свои преимущества и недостатки.
• Бывают ещё и двигатели внешнего сгорания. Яркий пример таких двигателей - это паровые двигатели старых паровозов. Топливо (уголь, дерево, мазут и т. д.) в паровом двигателе сгорает вне двигателя для того чтобы произвести пар, а пар в свою очередь приводит двигатель в движение изнутри. Двигатели внутреннего сгорания более эффективны (меньше расход топлива) чем двигатели внешнего сгорания, а кроме того двигатель внутреннего сгорания намного меньше аналогичного двигателя внешнего сгорания. Именно поэтому Mercedes и BMW не ставят на свои машины паровые двигатели.

Внутреннее сгорание

Если вы поместите совсем небольшое количество горючего (бензина, например) и подожжете его в закрытом пространстве, скажем внутри стянутого сапога, то сапог просто разорвется. Это происходит, потому что очень большое количество газа выделяется при сгорании топлива. Вот так энергию сгорания бензина можно превратить в разорванный сапог. А можно её пустить на благие цели - отвезти вас с семьёй на дачу. Например, если вы сможете зациклить процесс сгорания так, чтобы сгораемый газ приводил в движение механизмы с частотой в несколько сотен раз в минуту, то считайте, что основа двигателя у вас уже есть.

 

Почти все двигатели в автомобилях работают в четырехтактном цикле сгорания. Четырехтактный цикл известен также как цилк Отто. Он был назван так в честь своего изобретателя Николаса Отто, который в 1867 году придумал этот цикл. Эти четыре цикла представлены на схеме. Это

1. впуск
2. сжатие
3. рабочий ход
4. выпуск

На картинке вы можете увидеть, что в двигателе поршень движется под действием сгорания топлива - как будто снаряд выстреливает из пушки. Поршень соединяется с коленчатым валом с помощью шатуна. Так как коленвал продолжает вращение, он перезаряжает «пушку» и она снова стреляет. А теперь, чтобы вы лучше разобрались, мы внимательнее посмотрим на этот цикл.

1. Поршень начинает своё движение с верхней точки. Впускной клапан открывается, а поршень, двигаясь вниз, всасывает в цилиндр топливо и свежий воздух. Эти действия называются тактом впуска. Причем в цилиндр закачивается всего несколько капель топлива - этого вполне достаточно.
2. Затем поршень поднимается вверх и сжимает смесь воздуха с топливом. Чем больше сжать смесь, тем с большей силой она выстрелит.
3. Когда поршень достигает своей верхней точки, свеча даёт искру, которая подрывает горючую смесь. Взрыв приводит поршень к движению.
4. После того как поршень придет к своему нижнему положению, откроется выпускной клапан, и выхлоп вытолкнется наружу к выхлопной трубе.

 

И вот двигатель уже готов к новому циклу - снова засосать горючую смесь, выстелить и освободить цилиндр от выхлопа.

Заметьте что движение на выходе двигателя - крутящее, хотя движение поршня при взрыве - прямолинейное. Линейное движение поршней преобразовывается в крутящее движение двигателя с помощью коленчатого вала. Нам как раз и нужно крутящее движение: ведь нам надо крутить колеса автомобиля.

Вот и посмотрим, как это получается, что движение, начавшись в цилиндре двигателя, переходит на колеса автомобиля.

Основные части двигателя

Основа двигателя - это цилиндр и поршень. Поршень двигается внутри цилиндра, создавая движение. Двигатель, описанный нами выше, имел только один цилиндр. Такие двигатели обычно ставятся на бензопилы, а на машинах обычно стоят четырех-, шести- и восьмицилиндровые двигатели внутреннего сгорания. В многоцилиндровом двигателе цилиндры могут быть расположены тремя разными способами: «в ряд», «V-образно», «оппозитно».

«В ряд». Все цилиндры расположены в ряд в одном блоке.

«V-образно». Цилиндры расположены в двух блоках, установленных под определенным углом.

«Оппозитно». Цилиндры расположены в двух блоках, установленных один напротив другого.

Разные формы имеют различные преимущества и недостатки в плане плавности хода, стоимости производства, размеров и формы. В зависимости от типа проектируемого автомобиля на него ставят наиболее подходящий ему двигатель.

Давайте подробнее рассмотрим основные части двигателя.

Свеча

Свеча

Свеча даёт искру, которая в свою очередь подрывает смесь топлива с воздухом, чтобы произошло сгорание. Искра должна появляться в строго отведенный момент, чтобы двигатель работал нормально. Чтобы он вообще работал.

Клапаны

Клапаны

Впускной и выпускной клапаны открываются каждый строго в обозначенный им момент. Первый - чтобы впустить в цилиндр смесь воздуха и топлива. Второй - чтобы выпустить отработанные выхлопные газы. Заметьте, что оба клапана закрыты в момент сжатия и рабочего хода (сгорания) - камера сгорания в эти моменты герметична.

Поршень

Поршни

Поршень - цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.

Поршневые кольца

Поршневые кольца

Поршневые кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания, поскольку поршень должен быть диаметром поменьше, чтобы нормально перемещаться в цилиндре. В общем, у поршневых колец две основные задачи:

1. они обеспечивают герметичность камеры, чтобы смесь из топлива и воздуха при сжатии не выдавливалась в маслосборник;
2. они не позволяют машинному маслу попадать в камеру сгорания. Если оно туда попадет, то сгорит, и выйдет с выхлопными газами.

Когда двигатель начинает кушать масло (на каждую 1000 км уровень масла потихоньку уменьшается), это значит что поршневые кольца уже износились и не выполняют свою функцию.

Шатун

Шатун

Шатун соединяет поршень и коленчатый вал. Он подвижен и может отклоняться так, чтобы двигаться вместе с вращением коленчатого вала.

Шатун и поршень в сборе

Коленчатый вал

Коленчатый вал

Коленвал двигает поршень в цилиндре в ходе цикла.

Картер

Картер

Картер окружает коленвал. В картере содержится основная часть масла, которая накапливается в маслосборнике.

Неисправности двигателя

Итак, одним прекрасным утром вы поворачиваете ключ зажигания, но двигатель… не заводится. Что случилось? Сейчас, когда вы знаете устройство двигателя, вы можете понять, что мешает ему нормально работать. Причина может быть одна из трех: плохая горючая смесь, плохая компрессия или плохая искра. Есть ещё масса мелочей, каждая из которых может ухудшить работу двигателя, но вышеназванные неисправности - это «большая тройка». Сейчас мы разберем, как каждая из этих неисправностей может повлиять на работу двигателя.

Плохая горючая смесь

Плохая горючая смесь может получиться из-за того что

• У вас закончился бензин, так что в двигатель поступает только воздух, но не горючее.
• Засорились воздуховоды, так что в двигатель поступает горючее, но недостаточно воздуха.
• Топливная система подает в горючую смесь слишком много или слишком мало топлива, из-за чего сгорание происходит не должным образом.
• В топливо попали вредные примеси (например, вода), из-за которых оно не может сгорать как надо.

Плохая компрессия

Если смесь топлива и воздуха не сжать как следует, то процесс сгорания пойдет не так, как должен. Плохая компрессия может возникнуть, если

• Поршневые кольца изношены. В этом случае горючая смесь в момент сжатия частично просачивается через поршневые кольца.
• Впускной или выпускной клапан не закрываются герметично. Тогда горючая смесь также просачивается из цилиндра в момент сжатия.
• В цилиндре есть дырка.

Чаще всего «дырка» в цилиндре возникает в месте, где поверхность блока цилиндров соприкасается с головкой блока. На головке блока (или более полно «головка блока цилиндров») размещается весь механизм клапанов с распределительным валом. Так вот, для более плотного прилегания поверхностей блока и головки блока, между ними помещается тонкая прокладка, а затем они жестко стягиваются болтами. Бывает, что эта прокладка разрушается, а её трещины образуют каналы, по которым воздух утекает из цилиндра, понижая компрессию.

Плохая искра

Искры может не быть или её может не хватать по нескольким причинам:

• Свеча или провод, который идет к ней, изношен. В этом случае искра слабая.
• Если провод оборвался или отсутствует, или система зажигания неисправна, тогда искры вообще не будет.
• Искра возникает слишком рано или слишком поздно - система зажигания разрегулирована. В этом случае горючая смесь не будет подорвана в нужный момент.

Еще проблемы

Есть ещё несколько распространенных проблем, не связанных с «большой тройкой».

• Если ваш аккумулятор разрядился, то у него не хватит энергии чтобы запустить двигатель.
• Если подшипники коленвала вышли из строя, то вместо того чтобы облегчать его движение, они не дадут ему провернуться и двигатель нельзя будет запустить.
• Если клапаны не будут открываться и закрываться в нужный момент, то горючее не сможет попасть в цилиндр, а выхлоп выйти из него. В этом случае двигатель нельзя будет завести.
• Если кто-нибудь плотно закроет вашу выхлопную трубу, то выхлоп не сможет выходить из цилиндра и двигатель не заведется.
• Если у вас в двигателе будет мало масла, то поршень не сможет легко скользить внутри цилиндра вверх и вниз. Двигатель в этом случае начнет внезапно заедать.

Как вы видите, правильную работу двигателя обеспечивают несколько вспомогательных систем.

Газораспределительная система и система зажигания

Большинство вспомогательных систем двигателя строятся по различным технологиям, и чем лучше технология, тем выше качественные характеристики двигателя. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях. Начнем с системы газораспределения.

Газораспределительная система

Газораспределительная система состоит из клапанов и вала, который открывает и закрывает их. Этот вал называется распределительным валом или кулачковым валом. На распредвале есть кулачки, которые заставляют клапаны двигаться вверх и вниз, как показано на рисунке.

В большинстве современных двигателях этот механизм находится над клапанами. Кулачки на валу открывают клапаны на весьма короткий период. В старых двигателях распредвал часто располагался в картере, рядом с коленвалом, а с клапанами он соединялся посредством металлических стержней и рычагов. Такой механизм имел большее количество деталей, и часть энергии терялась на приведение в движение дополнительных частей этого механизма.

Распредвал

Ремень или цепь газораспределительного механизма (ремень ГРМ, цепь ГРМ) соединяет коленвал и распредвал таким образом, чтобы клапаны и поршни всегда двигались синхронно. За один оборот коленвала, распределительный вал делает полоборота. Часто на современных автомобилях двигатели имеют по четыре клапана на цилиндр (два на впуск, два на выпуск), и над каждым видом клапанов располагается свой распредвал, что позволяет отказаться от механизма коромысел. Такое техническое решение получило название «двойной распредвал» или по английски - DOHC: double overhead camshaft.

Система зажигания

Система зажигания (см. рисунок) инициирует высоковольтный разряд и передает его свече через высоковольтные провода. В первую очередь разряд посылается на трамблер, который вы легко можете увидеть, заглянув под капот автомобиля. У трамблера обычно один провод заходит в центр, а остальные провода (их может быть четыре или шесть - по количеству цилиндров) расположены по краям и выходят к цилиндрам. Эти высоковольтные провода посылают разряд к каждой свече. Трамблер построен так, что в определенный момент разряд посылается только в тот цилиндр, где нужна искра.

Подробнее про систему зажигания можно прочитать на cars-love.ru.

Схема системы зажигания

A) Провод к свечеB) Крышка трамблераC) БегунокD) Высоковольтный провод катушки зажиганияE) Корпус трамблераF) Кулачок трамблераG) Датчик импульсов зажиганияH) Блок контроля зажиганияI) Катушка зажиганияJ) Свечи

Трамблер, высоковольтные провода и катушка зажигания

Система охлаждения, запуска и воздушная система

Система охлаждения

Система охлаждения в большинстве случаев состоит из радиатора и помпы. Вода циркулирует по каналам, окружая горячие цилиндры, и выходит в радиатор. Там она и охлаждается. Именно помпа (насос) перегоняет воду по каналам системы охлаждения. В некоторых автомобилях, почти во всех мотоциклах и бензопилах двигатель охлаждается воздухом. В таких двигателях от корпуса каждого цилиндра отходят металлические пластины, которые помогают рассеивать тепло. Двигатель с воздушным охлаждением более лёгок, но он и горячее, что, в общем, уменьшает срок его жизни и эффективность работы.

Система охлаждения двигателя

Воздушная система

Сейчас вы знаете, как охлаждается двигатель. Воздух для двигателя тоже очень важен. Большинство автомобилей имеют атмосферный двигатель - это значит что воздух из атмосферы, проходя через воздушный фильтр, сразу поступает в цилиндры. Заряженные двигатели часто имеют в своей конструкции турбокомпрессор или просто компрессор. В таких двигателях воздух в цилиндры поступает в сжатом виде, что позволяет обогатить горючую смесь и увеличить мощность двигателя. Когда двигатель работает с компрессором или турбокомпрессором, говорят, что он работает с наддувом или с турбонаддувом. Турбокомпрессор приводится в движение маленькой турбиной, встроенной в выхлопную трубу. Турбина вращается за счет энергии движения выхлопных газов. А вот компрессор подключается к двигателю напрямую - как только двигатель начинает делать первые обороты - начинает работать и компрессор.

Турбокомпрессор

Система пуска

Все эти примочки, конечно же, впечатляют, но что именно происходит когда вы поворачиваете ключ зажигания? Система пуска двигателя состоит из электромотора и магнитного пускателя. Когда вы повернете ключ зажигания, электромотор провернет двигатель, пока не запустит процесс внутреннего сгорания. Для того чтобы провернуть холодный двигатель требуется огромная энергия чтобы:

• Преодолеть трение поршневых колец о стенки цилиндра;
• Сжать воздух в цилиндрах, которые остановились в стадии сжатия.
• Открыть и закрыть клапаны, там, где это нужно.
• Запустить другие вспомогательные механизмы, такие как масляная помпа, помпа системы охлаждения, генератор и т. п.

Электромотор сможет раскрутить эту «махину» только если пропустить через него большой ток. Магнитный пускатель - это большой электрический выключатель, который может пропускать такой большой ток. И вот когда вы поворачиваете ключ зажигания, магнитный включатель подает ток на электромотор (он же стартер) и двигатель начинает делать свои первые обороты.

Стартер

Топливная, выхлопная системы, система смазки и система электропитания

Топливная система

Даже если вы совсем немного времени провели за рулем автомобиля, вы наверняка уже успели понять, что автомобиль необходимо периодически заправлять топливом. Каким же образом топливо попадает из топливного бака в цилиндры? Насосы топливной системы выкачивают топливо из бака, затем оно смешивается с воздухом - получается горючая смесь. В общем, топливо доставляется в цилиндры одним из трех возможных способов:

1. предварительно смешиваясь с воздухом,
2. впрыскивается во впускные каналы, а затем попадает в цилиндр,
3. впрыскивается напрямую в цилиндр.

Карбюратор и корпус воздушного фильтра

На двигателях, где стоит карбюратор, топливо предварительно смешивается с воздухом, а уже затем попадает в цилиндры. Остальные два способа доставки способа реализованы на инжекторных двигателях. В системах моновпрыска и распределенного впрыска топливо впрыскивается во впускные каналы, а затем засасывается в цилиндр. В системах прямого впрыска топливо распыляется сразу в цилиндр.

Более подробно про систему питания можно прочитать на cars-love.ru.

Система смазки

Масло также играет большую роль. Система смазки отвечает за наличие масла в каждом месте, где есть трение, чтобы все части двигателя могли нормально двигаться. Масло больше всего необходимо поршням (для легкого скольжения внутри цилиндров) и подшипникам, чтобы такие детали как коленвал и распредвал могли свободно вращаться. В большинстве двигателей масло стекает вниз и собирается в маслосборнике. Затем масляный насос перегоняет масло через масляный фильтр, чтобы очистить его от металлических опилок (металл двигателя потихоньку стирается). После прохождения фильтра, масло под давлением доставляется в подшипники и на стенки цилиндров. Потом масло опять стекает вниз в маслосборник и весь процесс повторяется заново.

Выхлопная система

Вот вы и разобрались с тем, что поступает в двигатель, а сейчас время увидеть то, что из него выходит и как это происходит. Основа выхлопной системы - выхлопная труба и глушитель. Если вы снимете глушитель, то сразу услышите звук тысячи небольших взрывов - очень громкий звук. Глушитель сильно уменьшает эту громкость, что позволяет комфортно находиться рядом с автомобилем. В выхлопной системе также есть каталитический дожигатель выхлопных газов, «катализатор» в простонародье.

Выхлопная труба с прямоточным глушителем и каталитическим дожигателем

Система понижения токсичности выхлопа в современных автомобилях состоит из каталитического дожигателя выхлопных газов, датчиков и компьютера, который управляет всей этой системой. Например в каталитическом дожигателе с помощью химического катализатора и кислорода сжигаются остатки топлива, которые не сгорело в цилиндрах, а также другие химические примеси топлива. В это время датчик кислорода в выхлопной системе проверяет, достаточно ли кислорода поступает в выхлопную систему, чтобы каталитический дожигатель хорошо выполнял свою работу. Если кислорода не хватает, компьютер отдает команду на увеличение подачи кислорода в выхлопную систему.

Электрическая система

Осталось рассказать об ещё одной важной системе - электрической. Она состоит из аккумулятора и генератора. Генератор подключен к двигателю с помощью ременной передачи. Его назначение - зарядка аккумулятора - источника питания всех устройств, потребляющих электроэнергию: системы зажигания, фар и фонарей, дворников, стеклоподъемников, аудиосистемы и т. п.

Генератор

Теперь вы имеете представление обо всех системах, обеспечивающих работу двигателя.

«Зарядка» двигателя

Сейчас вы увидите множество способов «доводки» двигателя. Автопроизводители постоянно применяют их в той или иной степени чтобы увеличить мощность двигателя и/или уменьшить расход топлива.

Увеличение рабочего объема двигателя.

Больше рабочий объем - больше мощности, поскольку вы можете сжигать больше топлива за один цикл. Вы можете увеличить объем двумя способами: увеличить объем цилиндров или увеличить количество цилиндров. Разумный потолок для двигателей внутреннего сгорания - 12 цилиндров.

Увеличение степени сжатия (компрессии).

Больше сжатие - больше величина давления на поверхность каждого поршня при сгорании топлива - больше мощность двигателя. Но у этого способа есть жесткая граница, поскольку сильно сжатая горючая смесь сама взрывается под высоким давлением раньше, чем появится искра. Высокооктановый бензин (А-98) стойко переносит даже очень высокое давление. Именно поэтому мощные автомобили заправляют высокооктановым бензином - их двигатели работают при высокой степени сжатия в цилиндрах.

Больше воздуха в каждый цилиндр.

Если вы сможете втиснуть больше воздуха (и соответственно больше топлива) в каждый цилиндр, вы получите больше мощности с каждого цилиндра (это похоже на способ, где увеличивался объем цилиндров). Турбокомпрессоры и компрессоры обеспечивают подачу горючей смеси в цилиндры под высоким давлением, благодаря чему в каждый цилиндр попадает больше горючего.

Охлаждение поступающего воздуха.

К сожалению, воздух при сжатии нагревается. Но для нас, чем холоднее воздух, тем лучше, поскольку холодный воздух занимает меньший объем. Следовательно, чем холоднее воздух, тем больше его влезет в цилиндр. А нам только этого и надо. Именно поэтому во многих «заряженных» автомобилях вместе с компрессором или турбокомпрессором стоит промежуточный охладитель (интеркулер), который охлаждает сжатый горячий воздух. Затем уже этот воздух пойдет в каждый цилиндр вместе с топливом.

Промежуточный охладитель - на фото это горизонтально лежащий «полосатый» радиатор.

Дайте двигателю легко вдохнуть.

В фазе впуска поршень засасывает горючую смесь в цилиндр. Но если воздух будет поступать с сопротивлением, так что его придется силой засасывать в цилиндр, то мощность двигателя сильно упадет. Сопротивление воздуха может быть сильно уменьшено, если над каждым цилиндром вместо одного впускного клапана поставить по два. На некоторых современных автомобилях стоят гладкие впускные коллекторы, чтобы уменьшить сопротивление движению воздуха. Увеличение воздушных фильтров также позволяет уменьшить сопротивление.

Гладкие впускные коллекторы: важно что они и внутри такие же гладкие

Дайте двигателю легко выдохнуть.

Если воздух будет тяжело выходить из цилиндров, двигателю придется его выталкивать силой, что плохо скажется на мощности двигателя. Выход воздуха можно облегчить, добавив ещё один выпускной клапан каждому цилиндру. Двигатели, где на каждый цилиндр приходится по два впускных и по два выпускных клапана, имеют хорошие показатели мощности и динамики. Именно поэтому их расхваливают в рекламе, говоря, про четырехцилиндровый двигатель с шестнадцатью клапанами или про четыре клапана на цилиндр.

Прямоточный глушитель, выхлопная труба увеличенного диаметра и каталитический дожигатель

Если выхлопная труба слишком мала или глушитель создает слишком сильное сопротивление выхлопу, выход выхлопа из цилиндра будет осложнен, что, как вы знаете, плохо отражается на мощности двигателя. В серьезных выхлопных системах стоят коллекторы, большие выхлопные трубы и прямоточные глушители, чтобы уменьшить сопротивление выхлопу при его прохождении. Когда вы услышите про «двойной выхлоп», знайте, что это выхлопная система с двумя выхлопными трубами вместо одной, и сделано это для того, чтобы путешествие выхлопа на свободу был как можно легче.

Облегчение деталей

Чем легче детали двигателя - тем легче ему работать. Каждый раз, когда поршень меняет направление движения, он тратит энергию на то чтобы остановиться и на то, чтобы разогнаться в новом направлении. Чем легче поршень, тем меньше энергии будет тратиться на этот процесс.

Впрыск топлива

Система впрыска топлива, в отличие от карбюраторной системы, гораздо эффективнее доставляет топливо в цилиндры. А это уже хорошо отражается на мощности двигателя и на расходе топлива.

Популярные вопросы о двигателях

Какая разница между бензиновым и дизельным двигателем?

В дизельном двигателе нет свечи. В дизельном двигателе горючая смесь из-за сжатия в цилиндре нагревается и сама взрывается в тот момент, когда обычно в бензиновых двигателях свеча дает искру. Дизельные двигатели более совершенны чем бензиновые двигатели с точки зрения преобразования энергии, поэтому расход топлива дизельных двигателей меньше, чем у бензиновых.

В чем разница между двухтактными и четырехтактными двигателями?

Большинство бензопил и моторных лодок оснащаются двухтактными двигателями. В двухтактном двигателе нет клапанов, а свеча дает искру каждый раз, когда поршень достигает своей верхней точки. Через отверстие в нижней части цилиндра в камеру сгорания закачивается горючая смесь (в момент, когда поршень уже находится в нижней части). Затем поршень начнет движение вверх, сожмет горючую смесь, и искра вызовет взрыв. Поршень начнет своё движение вниз, но, не дойдя до самого низа, даст возможность выхлопу выйти через другое отверстие, чтобы в низу камера сгорания опять сразу же заполнилась горючей смесью. Двухтактные двигатели работают на бензине с маслом, поскольку из-за особой конструкции горючая смесь заполняет всё внутреннее пространство двигателя, в том числе и пространство вокруг коленвала. Горючая смесь двухтактного двигателя - смесь воздуха, топлива и жидкого масла, в двухтактных двигателях выполняет ещё и функцию смазки. Поэтому в таких двигателях нет картера, собирающего масло, а специальное жидкое масло добавляется прямо в горючую смесь.

Схема работы двухтактного двигателя

В общем, двухтактные двигатели намного мощнее четырехтактных, потому что у них подрыв горючей смеси происходит в два раза чаще - за два такта движения поршня, вместо четырех тактов в привычных для нас автомобильных двигателях. Тем не менее, конструкция двухтактных двигателей менее совершенна, они потребляют очень большое количество топлива и масла, и, следовательно, очень опасны для окружающей среды.

Вы упоминали паровые двигатели - есть ли у них какие-нибудь преимущества перед другими двигателями. Есть ли какие-нибудь преимущества у двигателей внешнего сгорания вообще?

Основное преимущество парового двигателя в том, что топливом может послужить всё, что горит: уголь, бумага, древесина. А вот двигателям внутреннего сгорания нужно чистое высококачественное жидкое или газообразное топливо.

Зачем делать целых восемь цилиндров в одном двигателе? Почему бы не сделать один большой цилиндр, но в восемь раз больше?

Есть пара причин, по которым 4-х литровый двигатель имеет восемь пол-литровых цилиндров вместо одного четырехлитрового. Главная причина это плавность. Двигатель V-8 плавный потому, что в нем каждый из восьми взрывов происходит в отдельный момент. Это лучше чем, если бы у вас был один большой «четырехлитровый взрыв». Другая причина - это усилие, которое необходимо приложить для запуска двигателя. Когда вы запускаете V-8, вам надо преодолеть сжатие воздуха в двух цилиндрах общим объемом 1 литр, что несравнимо легче чем сжимать горючую смесь в четырехлитровом цилиндре.

driveru.ru

Устройство автомобиля для «чайников»: о сложном

Устройство автомобиля для «чайников»

Большинство выпускников автошкол обладают теоретическими знаниями об автомобиле. Но за несколько месяцев обучения невозможно узнать все необходимое. В этом материале мы рассмотрим автомобиль как комплекс, что будет полезно и новичкам, и опытным водителям, немного подзабывшим теоретическую часть.

Основные узлы и системы автомобиля

Машина представляет собой системную конструкцию, состоящую из множества подсистем. Тремя основными узлами автомобиля являются двигатель, шасси и кузов. Рассмотрим принцип работы каждого из них.

Двигатель

Механическим сердцем любого автомобиля является двигатель. Именно в нем тепловая энергия, которую отдает топливо, изменяется в механическую энергию. Благодаря этому, вал двигателя крутится и приводит в движение непосредственно автомобиль.

Часть кузова, в котором находится двигатель, именуется моторным отсеком. Расположение его может быть разным. Чаще всего двигатель размещен в передней части, но иногда его ставят сзади (как, например, в Porsche, ЗАЗ, Fiat-500 и т.д.).

Существует несколько видов двигателей (подробнее о каждом буде рассказано ниже):

• ДВС или двигатель внутреннего сгорания;

• Электродвигатель;

• Гибрид (двигатели, работающие на совокупности нескольких типов энергии).

Шасси

Шасси – это совокупность устройств, которая передает энергию от двигателя к колесам. Без этой системы автомобиль не придет в движение. В составе шасси находится ходовая часть авто, система управления и трансмиссия. Трансмиссия передает крутящийся момент вала от двигателя к ведущим колесам. В её систему входят коробки переключения передач, карданные передачи и дифференциалы, полуоси, шарниры угловых скоростей, главная передача, сцепление и карданный вал.

В систему управлением автомобиля входят следующие подсистемы:

• Система рулевого управления, необходимая для изменения направления движения авто;

• Тормозная система, которая используется для замедления машины, её остановки, а так же удержания в недвижимом состоянии при стоянке.

Ходовая часть автомобиля объединяет колеса, и устройства крепления к кузовной части. В неё входят задний и передний мост, рама, подвески и колеса. По внешнему виду ходовка напоминает тележку.

Кузов

К нему крепятся все системы и узлы. От его состояния зависит безопасность и комфорт вождения, обтекаемость автомобиля и его внешний вид. В кузове располагаются водитель, пассажиры и различные грузы. Кузов стандартных «легковушек» состоит из моторного отсека, пассажирского салона и багажника. Кстати, большая часть стоимости автомобиля - это кузов, т.к. он представляет сложное изделие, требующее затрат металла и сверхпрочного пластика.

Конструкций кузова в наши дни предостаточно. Все зависит от фантазии автомобильных дизайнеров и потребительских ожиданий клиентов.

Виды двигателей

В современных авто существуют три основных вида двигателей. Рассмотрим каждый из них. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Этот тип двигателя является наиболее популярным. Он преобразует энергию горящего топлива из химической энергии в механическую. К тому же, в зависимости от вида заправки и работы существует несколько подвидов ДВС.

• Роторно-поршневой двигатель.

• Поршневой двигатель.

• Газовый двигатель.

• Бензиновый двигатель.

• Дизельный двигатель.

Электродвигатель. Из-за электрического типа двигателей такие машины называют электромобилями. Вместо топлива используются топливные элементы с электрической энергией или аккумуляторные батареи. Главный недостаток электромобиля – малая емкость топливного запаса.

Гибридная установка. Она объединяет в себе ДВС и электрический двигатель с помощью генератора.

Виды автомобильных коробок передач

Автомобильная коробка передач предназначена для передачи мощности от двигателя к колесам. Различают несколько типов коробок передач.

Механическая коробка. Старый, но хорошо зарекомендовавший себя вид коробок. Им пользуются те, кто хочет ощутить всю мощь своего автомобиля. Недостатком такой коробки является низкий КПД из-за сопротивления трансмиссионного масла и трения шестерен.

Автоматическая коробка. Переключение основных ступеней скоростей проходит в автоматическом режиме, а для заднего хода или начала движения требуется водительская команда. Из-за присутствия в коробке планетарных механизмов, «автомат» имеет низкий КПД.

Роботизированная коробка передач основана на МККП, но управляется автоматически. Такая коробка может подстраиваться под тип вождения. Минусы у «робота» такие же, как у "механики", но плюсов больше. Из-за применения двух валов удалось повысить надежность коробки, к тому же поднять КПД, уменьшив размеры КПП.

Вариатор – новинка в мире КПП. К сожалению, такую коробку пока невозможно применить на тяжелых машинах, она остается привилегией малолитражек. В её плюсы можно вписать простоту, плавность, высокий КПД.

Особенности тормозной системы автомобиля

Тормозная система необходима для управления скоростью автомобиля, его остановки, а так же удержания на месте. Для этих функций в машине установлены три вида тормозных систем:

• Рабочая тормозная система. Используется для управления скоростью и остановки автомобиля.

• Запасная тормозная система. Нужна при отказе основной тормозной системы, выполняет те же функции, что и рабочая.

• Стоячая тормозная система. Она удерживает неподвижный автомобиль на месте.

Принцип работы тормозной системы таков. Во время нажатия на тормозную педаль, нагрузка идет к усилителю, создающему усилие на главном тормозном цилиндре. Его поршень нагнетает жидкость к колесным цилиндрам через трубопроводы, в тормозном приводе так же увеличивается давление жидкости. Поршни колесных цилиндров подталкивают колодки к дискам. При дальнейшем нажатии на тормозную педаль срабатывают тормозные механизмы за счет давления жидкости. Колеса замедляются, и в точках контакта шин с дорогой появляется тормозная сила. Чем сильнее давление на педаль, тем быстрее останавливаются колеса.

Когда тормозная педаль отпущена, она перемещается в исходное положение с помощью возвратной пружины. Подобные пружинные элементы отводят тормозные колодки от дисков. В начальное положение возвращается поршень главного тормозного цилиндра. Тормозная жидкость уходит по трубам в главный тормозной цилиндр и давление в системе падает.

Особенности автомобильного сцепления

Главным назначением сцепления является плавное присоединение маховика двигателя к коробке передач во время переключения КПП или во время движения с места. Проще говоря, сцепление выключает крутящийся момент. Например, во время резкого торможения на включенной скорости именно сцепление убережет трансмиссию от лишней нагрузки и возможного ремонта. Видов сцепления множество, каждый из них зависит от системы и набора деталей, от среды и т.д. Например, по количеству ведомых дисков сцепления делятся на однодисковые и многодисковые. От среды зависит, будет ли сцепление сухим или «влажным». Будет ли сцепление механическим, гидравлическим, электрическим, а может и вовсе, комбинированным – на это влияет система привода. От способа нажатия на прижимной диск различают сцепления с центральной диафрагмой и круговым расположением пружин.

Но состав сцепления обычно одинаковый. В него входят педаль сцепления, нажимной диск и диск сцепления, выжимной подшипник и его вилка привода, а так же система привода. Принцип работы сцепления можно объяснить на самом популярном его виде – однодисковом сухом сцеплении. В обычном положении во время езды нажимной диск прилегает к диску сцепления и, благодаря нажимным пружинам, прижимает его к маховику.

Первичный вал входит в шлицевую муфту, тем самым получая крутящий момент от диска сцепления. При нажатии водителем на педаль, выступает система привода, выжимной подшипник нажимает на пружины, рабочая поверхность нажимного диска отходит от диска сцепления. Он высвобождается, заставляя первичный вал коробки остановиться, хотя двигатель продолжает работу.

ukrautoportal.com

---

• 
  Самые тихие зимние шины
• 
  Автоматическая трансмиссия
• 
  Биение при торможении причины
• 
  Необычные дорожные знаки
• 
  Вебасто как пользоваться инструкция
• 
  Схема машины
• 
  Регулировщик жесты
• 
  Машина доминика торетто
• 
  Масло в интеркулере дизельного двигателя причины
• 
  Как вскрыть машину
• 
  Калина 2 или гранта что лучше