Устройство Автомобиля. Часть 1. Обзор.⁠⁠

Всем привет.

Общаясь со многими своими друзьями и просто знакомыми (основной возраст 20-30 лет) узнал, что приличная часть современного поколения весьма смутно представляет себе устройство автомобиля, работу его узлов и агрегатов, но когда я рассказываю им об этом, то многим довольно интересно. Возможно, кому-то это будет интересно и здесь, а я внесу свой вклад в наполнение сайта, развлекающего меня уже долгое время.

Этим постом я хотел бы начать рассказ по возможности простым языком об устройстве различных элементов наших железных коней, их принципов работы и назначении (преимущественно касаемо авто с поршневыми ДВС).

И хоть мне хотелось бы написать о двигателях, коробках, турбокомпрессорах, подвеске и крутых технологиях, но я считаю, что следует быть последовательным, что бы все могли быть "на одной волне". И начну я с обзора того, что же заставляет автомобиль ехать.

Сегодня мы рассмотрим в целом и ОЧЕНЬ обобщенно, что же у нас имеется в среднестатистическом автомобиле для приведения его в движение:

На схеме я в меру своих кривых рук попытался схематично (без соблюдения форм и масштабов) изобразить элементы, приводящие в движение легковой, заднеприводный автомобиль с продольным расположением мотора.

(можно кидать шапки, да)

1) Двигатель - сердце нашего автомобиля, производит механическую работу, приводящую в движение все остальное. Может быть ОЧЕНЬ разнообразным по многим критериям, таким как вид используемого топлива, тип впрыска, компоновка, расположение, наличие различных вариантов компрессоров и многим другим, именно о разных двигателях, их плюсах и недостатках, я хотел бы рассказать в первую очередь в последующих постах.

2) Маховое колесо (Маховик) - закреплен на коленчатом валу двигателя, служит для нескольких целей, одна из основных - он запасает момент, вращаясь по инерции в тот момент, когда в двигателе не происходит полезной работы (этот момент я постараюсь подробно осветить в следующем посте про работу наиболее распространенного в современных автомобилях 4х тактного двигателя), таким образом он сглаживает неравномерность поступления момента. Но так же маховик участвует и в других системах. Он является промежуточным звеном между сцеплением и двигателем, и по сути относится к сцеплению и является "ведущим диском сцепления". Бывает одномассовый (сплошной) и двухмассовый (демпферный). Рассказ о нем оставим на будущее, если конечно будут желающие узнать о них.

3а) Сцепление - применяется при использовании механической трансмиссии и создает возможность "разомкнуть" связь двигателя и трансмиссии, и переключить передачу. В "замкнутом" виде сцепление передает момент с маховика на трансмиссию. В общем случае включает в себя корзину сцепления, диск сцепления и выжимной подшипник, а так же другие элементы для управления сцеплением. Про сцепление будет отдельный пост, так же расскажу про керамические диски сцепления с разным количеством лепестков.

3б) Гидротрансформатор (конвертер крутящего момента) - аналогично сцеплению служит для передачи крутящего момента, но в отличии от сцепления в нем отсутствует механическая связь между валом двигателя и коробки, применяется при использовании автоматической коробки передач, и в том числе его конструкция (которую я рассмотрю позже, скорее всего совместно с АКПП) ведет к тому, что автомобили с одинаковым мотором имеют больший расход и худшую динамику разгона (не всегда) с автоматической трансмиссией.

4) Трансмиссия (Коробка переключения передач) - служит для передачи момента от двигателя на последующие элементы автомобиля, при этом позволяет передавать его с разными передаточными числами, обеспечивая работу двигателя на оптимальных оборотах при различной скорости движения автомобиля. Собственно и необходима она исключительно как следствие того, что ДВС проектируется под работу в заданном интервале оборотов, и конструктивно не может обеспечить движение автомобиля на всем диапазоне скоростей без использования разных передаточных отношений. А например на автомобилях с электродвигателем трансмиссия может отсутствовать, например, на Тесле есть только редуктор от двигателя к мосту. Но и электродвигатели не идеальны, и вызывающая вау-эффект при разгоне от нуля до ста км/ч Тесла начинает терять динамику уже на подходе к 100 км/ч, и чем больше скорость, тем более это заметно. Уже на скорости 140-160 км/ч Теслу сравнивают с овощем, что, впрочем, более чем достаточно для городской эксплуатации. Трансмиссии бывают многих видов, на слуху у всех Механическая КПП и Автоматическая КПП, так же многие слышали про Роботизированную КПП (в том числе печально нашумевшую коробку с двойным сцеплением - DSG) и вариатор (CVT). Виды коробок я бы хотел разобрать после двигателей.

5) Раздаточная коробка - опциональный элемент, может быть как совмещена с коробкой передач, так и быть отдельным элементом. Служит для таких целей, как введение "понижающей передачи" и подключения переднего/заднего моста, еще бывает, что через нее реализуют вал отбора мощности. На схеме раздаточная коробка отсутствует (можно представить что она "встроена" в трансмиссию), но по какой-то неведомой причине мне захотелось упомянуть ее здесь. Раздаточную коробку рассмотрим, когда доберемся до различных систем полного привода.

6) Карданный вал - служит для передачи момента далее, от коробки к дифференциалу, применяется преимущественно в авто с задним или полным приводом при переднемоторной компоновке.

7) Дифференциал - переводит вращение одного входящего вала во вращение двух выходящих валов, в случае как на картинке - приводов, соединенных с колесами автомобиля. В случае систем постоянного полного привода дифференциал может быть установлен между двумя валами передающими вращение не переднюю и заднюю ось автомобиля, а так же на любой из осей автомобиля. Имеются различные типы дифференциалов в зависимости от поставленных задач, обеспечивающие различное поведение автомобилей.

Ну, а наиболее массово производимая на сегодняшний день конструкция автомобиля, это переднеприводный автомобиль с поперечным расположением мотора, схематично можно изобразить так:

Собственно популярна такая конструкция в первую очередь тем, что дешевле в производстве, т.к. имеет меньше довольно дорогостоящих частей, и соответственно применяется на всех бюджетных автомобилях. Возможен такой вариант благодаря ШРУСам - шарнирам равный угловых скоростей, благодаря которым возможно использование одной и той же оси в качестве управляющей и ведущей.

Дальнейшие посты планирую снабжать большим числом графического материала (схемы, фотографии).

Хотелось бы в итоге дойти и до таких систем как рулевое управление (в т.ч. ГУР), различные схемы подвески, технологии изменяемого газораспределения, тормозная система и многие другие, в том числе рассмотреть "тюнинг" (или же просто более производительные/продвинутые версии) этих систем.

Так же уточню, что я не специалист, полноценного образования по этой тематике не имею и вся даваемая мной информация готова к критике и дополнениям, а я в свою очередь открыт к вопросам и предложениям в комментариях.

Если это кому либо интересно - по образованию я геофизик, работаю по специальности и могу немного рассказать и про работу, хотя постов о работе вахтами в отдаленных районах, тут по моему было вполне достаточно.

К дочитавшим до конца есть вопрос - есть мысль выпускать так же эти посты в формате видео, роликами по 5-10 минут, с рисованием процессов. Мне кажется, что так будет доступнее, стоит ли?

Как вариант можно делать обе версии если наберутся желающие и того и другого.

И не слишком ли "сухой" язык используется?

Ну и оставляйте пожелания - про какие технологии вам хотелось бы узнать подробнее.

Так как это мой первый пост на Пикабу - буду рад любой обратной связи :)