Как работает автомобиль Выполнил: ученик Паньковской средней школы Алешин Андрей

Кузов Эта установленная на шасси автомобиля закрытая конструкция из метала или из искусственного материала. Почти все детали автомобиля – а их более 10 тысяч – должны соответствовать определённым нормам. Во всех автомобилях есть мотор, коробка передач, кар- данный вал, тормоза, рулевое управление, колёса, подвеска, электрооборудование. А вот внешне авто- мобили различаются по конструкции и внутреннему оборудованию. Внешний вид зависит от назначения автомобиля. Большинство людей ездят в легковых машинах. Такие маленькие или более громоздкие «семейные» автомобили имеют 4-5 мест, от 2 до 5 дверей, багажник. У мини-автомобилей сзади тоже есть дверь, багажника нет, а багажное отделение находится между задними сиденьями и поднимающейся задней дверью. Они очень экономичны и манёвренны. Маленькие автомобили, в которых не предусмотрено место для багажа, а есть только места для шофёра и пассажиров, удобны в городе. Для поездок за город и перевозки небольших грузов удобны пикапы - более крупные машины с небольшим кузовом. Автоводители, которые любят быструю езду, так чтобы ветер свистел в ушах, владеют кабриолетом с откидывающейся мягкой крышей.

Открытые спортивные двухместные автомобили называются родстерами. Некоторые модели выпускаются со съёмной твёрдой крышей. Сейчас очень популярны джипы внедорожники с очень мощным мотором. Им не страшны любые препятствия, они проедут там, где другие автомобили не сдвинутся с места. На этих автомобилях стоят особые специальные покрышки с мощными грунтозацепами.

Четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель Большой или маленькой, медленной или скоростной является машина, сердце её – двигатель. У него всегда одна задача и та же задача – превратить энергию топлива при сгорании в механическую энергию. Как это происходит, лучше всего объяснить на одном, отдельно взятом цилиндре. Большинство моторов имеют 4 цилиндра, в металлической трубе двигается вверх и вниз поршень. Вращательное движение передаётся через коровку передач и карданный вал на колёса, которые двигают машину.

Свеча зажигания Без нее не обходится ни один автомобиль с бензиновым мотором. Свеча зажигания -минимум 1 на каждом цилиндре - заботится о том, чтобы смешанное с воздухом и сжатое в цилиндре горючее зажглось именно в определенный момент. Мощная искра возникает на конце свечи между электродами. Изобретатели двигателя внутреннего сгорания использовали эти знания. А вооруженные современной технологией инженеры и по сей день стараются усовершенствовать двигатель. Ведь конструкторы всегда стремятся как можно более эффективно использовать энергию топлива, то есть увеличить КПД своего творения. Сегодня существуют автомобили с двумя, тремя, шестью или даже с восемнадцатью цилиндрами. Большинство легковых машин, однако, приводятся в движение четырехцилиндровым четырехтактным двигателем. Это значит, что мотор имеет четыре цилиндра, каждый из которых работает в четырех различных «тактах» по принципу Николауса Отто. Но что проис­ходит в отдельном цилиндре? В каждом из четырех тактов в цилиндре выполняются разные действия. На первом этапе смесь топлива и воздуха всасывается в цилиндр через открытый впускной клапан. На втором этапе поршень идет вверх и сжимает смесь. Когда он достигает верхнего положения, сильно насы­щенная смесь зажигается с помо­щью электрической искры и возго­рается, а поршень опускается - это третий этап.

Двухтактный двигатель Двигатели могут работать и в двухтактном режиме. В этом случае горючая смесь возгорается не только при каждом втором обороте коленчатого вала, а при каждом повороте. Двухтактные моторы работают в большинстве мотороллеров и в газонокосилках. Это и есть собственно рабочий такт - в этот момент возникает сила, которая передается через коленчатый вал, коробку передач на дифференциал, который вращает ведущие колеса автомобиля. На последнем этапе поршень поднимается вверх и вытесняет из цилиндра отработанные газы. Когда завершается один цикл, вся работа начинается снова. За четыре такта поршень в цилиндре должен двигаться два раза вниз и два раза вверх. Это повторяется в работающем моторе много тысяч раз в минуту. Каждый из четырех поршней связан на нижнем конце с собственным шатуном. Четыре шатуна закреплены подвижно на оси коленчатого вала. Так как все цилиндры работают в заданном режиме, коленчатый вал находится все время в движении. Во время четырех тактов он дважды крутится вокруг своей оси.. С одной стороны, он передает силу, создаваемую в цилиндрах, коробке передач. С другой стороны, он действует на поршни и заботится о том, чтобы движение поршней не прекращалось.

Гениально придуманная игра сил! Представьте себе, коленчатый вал при работающем двигателе совершает 2000 оборотов в минуту. Выпускной и впускной клапаны в верхней части каждого цилиндра открываются и закрываются в оп­ ределенной последовательности, которую обеспечивает распредели­тельный вал. Сегодня для повышения экономичности и эффективности методов, для поднятия их коэффициента полезного действия (КПД) используется от 3 до 5 клапанов на цилиндр. Коэффициент полезного действия хода впуска и хода выпуска в 16-клапанном двигателе в два раза выше, чем у 8-клапанного, так как горючая смесь быстрее проходит по цилиндрам. Почему дизелю не нужны свечи зажигания? Кто хоть однажды накачивал мяч или колеса, заметил, что насос постепенно нагревается. Причина: при сжатии производится тепло.В насосе воздух сжимается под давлением и становится горячим.

Турбодизель Благодаря современной технике дизель по сравнению с бензиновым мотором получает все большее признание. Сегодня инженеры придумали вот что: дизельное топливо под высоким давлением впрыскивается прямо в цилиндр, где и возгорается. Преимущества: более полное сгорание и экономное использование. Это явление использовал немецкий изобретатель и инженер Рудольф Дизель ( ) в моторе, который потом получил его имя. Четырехтактный дизель работает как обычный четырехтактный двигатель: всасывает, сжимает, зажигает, выбрасывает газы. Но в дизельном двигателе поджог топлива происходит не с помощью электрической искры, а за счет сильного сжатия и разогрева воздуха в цилиндре. Когда в него под большим давлением впрыскивается порция топлива, то оно из-за высокой температуры воспламеняется само. А дальше работа идет по известному сценарию: горячие газы стремятся расшириться и толкают поршень. Таким образом дизельный двига­тель обходится без карбюратора и свечи зажигания. Двигатели Дизеля очень экономичны, работают на дешевых видах топлива. В 1897 г. первый дизельный мотор стал работать, но не в автомобиле, а на одной фабрике. Сегодня дизели взяли на себя всю тяжелую работу по перемещению большегрузных

автомобилей: самосвалов, грузовиков, больших автобусов. Стоят они внутри танков и тракторов, крупных судов. Применяются они, как и первый дизель, на фабриках и заводах, на дизельных электростанциях. Впрочем, сфера их применения настолько широка, что не стоит перечислять здесь все области использования дизельного двигателя. Зачем автомобилям нужна коробка передач? Первый автомобиль не имел переключения скоростей и ехал всегда на одной единственной скорости. Но даже велосипедисты знают, как неудобно ездить на велосипеде, который не имеет регулировки скорости.

Ведь на определенных участках трассы нужны разные скорости. Например, трогаясь с места или поднимаясь в гору, нужно, чтобы колеса крутились не очень быстро. В этом случае лучше выбрать низшую передачу цепь побежит через большое зубчатое колесо. На равнине, когда можно развить большую скорость, велосипедист поставит высшую передачу и цепь будет передвигаться через мень­шее зубчатое колесо. Нечто похожее происходит и в автомобиле. Большинство легковых автомобилей имеют 5 скоростей, чтобы можно было выбрать лучшую для данного момента. Водитель регулирует скорость с помощью педали акселератора и коробки передач, которая позволяет ему максимально использовать мощность двигателя. Двигатель работает в полную силу при определенном диапазоне оборотов. Коробка передач позволяет сочетать оптимальное число оборотов двигателя с разной скоростью движения автомобиля. Виды приводного механизма: В классическом варианте заднем приводе мотор и коробка передач находятся впереди, сила направлена через карданный вал на заднюю ось. В таких случаях говорят, что машина заднеприводная. Сегодня почти все малолитражки и машины среднего класса имеют мотор и коробку передач спереди. Это переднеприводные автомобили

Переключение норобни передач На спортивных машинах сейчас по заказу можно установить автоматическую коробку передач, которая управляется кнопками, находящимися прямо на руле. А первые это было опробовано на машинах Формулы 1. Как переключать скорости? В отличие от велосипедиста автомашина нуждается в сцеплении. Когда водитель нажимает ногой на педаль сцепления, он разъединяет двигатель с коробкой передач и ведущими колесами. Мотор начинает работать вхолостую. Если же педаль отпущена, то ведомый зубчатый диск, соприкасающийся с маховиком, передает усилие от мотора на ведущие колеса. Машина снова двигается. Гораздо легче управлять машиной с автоматической коробкой передач, так как автоматика самостоятельно включает нужную скорость. Водитель должен только специальным рычагом выбрать движение вперед, холостой ход, обратный ход или парковку. При парковке коленчатый вал блокируется так, что автомобиль не может двинуться с места. Для нормальной езды по городу и за городом водителю нужно только выбрать «движение впе­ред» и дать газ. Причем автоматика

Как правильно включить передачу Тесты по расходованию топлива показали, что в автомобилях расходуется меньше всего топлива, когда они едут на высшей передаче. Например: если ехать со скоростью 50 км в час на пятой скорости, то топлива израсходуется меньше, чем на четвертой скорости. самостоятельно увеличивает скорость. Только для более сложного движения есть еще две дополнительные позиции рычага выбора: для езды по сильно пересеченным местностям и для медленных поездок в колонне. Автоматическая коробка передач облегчила езду. Но большинство водителей так привыкли к ручному переключению скоростей, что не хотят от него отказываться. Если бы не эта привычка, рычаг переключения скоростей и педаль сцепления давно пребывали бы в музеи.

Подвеска Лишь грузовые машины сохранили и сегодня зависимую подвеску с жесткими балками мостов. На легковых автомобилях применяется независимая подвеска: все колеса независимы друг от друга. Что такое дифференциал? Раньше у автомашин задние колеса были жестко связаны задними осями. При быстрой езде это было небезопасно, так как задние оси могли сломаться в самый неподходящий момент. Это происходило потому, что в поворотах правое и левое ко­леса проходят разный путь. Внеш­нее колесо должно при этом произвести больше вращений, чем внутреннее. Например, при правом повороте правое колесо вращается медленнее, чем левое. Если же оба колеса жестко связаны осью, то более медленное колесо желает вращаться столь же быстро, как и другое.

Оно прокручивается и теряет сцепление с дорогой. Чтобы избежать этого, инженеры изобрели дифференциал. Они в середине задней оси построили премудрую систему зубчатых колес, которые позволяют колесам на ведущей оси вращаться с разной скоростью. Использование дифференциала привело к повышению устойчивости автомобилей в поворотах и резко снизило износ покрышек на ведущей оси. Тяжелые автомобили целевого назначения и сельскохозяйственные машины чаще всего имеют блокировку дифференциала. Она должна при необходимости выклю­чить из работы дифференциал и жестко связать ведущие колеса с двигателем, т.е. двигатель должен будет принудительно вращать колеса, независимо от их связи с доро­гой. Это имеет смысл при бездоро­жье, но может использоваться только при необходимости. Что делает генератор? Чтобы машина отправилась в путь, необходим электрический ток. Его получают от батареи, которая обычно расположена впереди под капотом. Как только водитель поворачивает ключ зажигания, он включает электрическую сеть и тем самым заво­дит стартер. Стартер - это маленький электромотор. Через зубчатое зацепление он приводит в движение маховик, который укреплен на коленчатом валу мотора. Как только маховик начинает вращаться, вращается и коленчатый вал и

Галогенная лампа Многие автомобили вместо привычных нам ламп со спиралями оснащены галогенными лампами. Такие лампы при той же мощности дают гораздо больший световой поток и отличаются компактностью. На дороге машины с галогенными лампами легко узнать по гулубоватому свету фар коленчатый вал и приводит поршни в цилиндрах в движение. После немногих вращений коленчатого вала начинает работать двигатель. Во время движения батарея постоянно заряжается от генератора. Этот производитель энергии поставляет ток на зажигание и на освещение. Первоначально генератор должен был обеспечивать только освещение машины, которое появилось в 1910 г. Когда генератор не работает, на приборной панели зажигается лампочка разряда батареи. Это нормально, когда включено зажигание, а мотор еще не

работает. Если мотор уже работает, а лампа все еще горит, то водителю нужно обратить внимание на генератор. Возможно, он неисправен или порван клиновидный ремень. Самое лучшее, сразу остановиться. Ведь клиновидный ремень приводит в движение и водяной насос. А он жизненно важен для охлаждения мотора. В перегретом моторе металл поршней и цилиндров может так деформироваться, что поршни заклинит, или они приварятся к стенкам цилиндра. Тогда понадобится новый мотор, а он недешев. Генератор, таким образом, маленькая, но очень важная, жизненно необходимая деталь. Но не только работоспособность генератора может контролировать водитель через приборную панель. Спидометр показывает, с какой скоростью машина едет в данный момент. Топливомер определяет, сколько в баке горючего. Если стрелка этого прибора приближается к нулю, то необходимо поскорее заправиться, чтобы машина не заглохла посреди дороги. Все приборы светятся разными цветами, чтобы водитель не спутал показания. Современные машины немыслимы без бортовых компьютеров. На экране компьютера есть информация о времени, температуре за окном, средней скорости, расходе топлива, состоянии систем автомобиля. На приборной панели находятся кнопки, отвечающие за комфорт в автомобиле: за включение света, отопительной системы, кондиционера. Все это расположено так, что водитель легко управляет всеми приборами. Современные автомобили становятся все более комфортабельными. Нередко в автомобилях устанавливаются видеомагнитофоны, DVD-проигрыватели и системы многоканального звука. Этим водитель управляет тоже с приборной панели, а пассажиры используют специальный пульт.

Зачем автомобилю электроника? Автомобили наших прадедов обходились еще без генератора и электрики. Прежде чем появился электрический стартер, мотор заводился рукояткой. Так продолжалось до 1920-х годов. После второй мировой войны появились первые электрические стеклоочистители, они работали не от независимого электромотора, а как освещение на велосипеде, только когда машина двигалась. Между тем все больше механики заменялось электрическим приводом. Подача топлива, системы вентиляции и обогрева, центральная блокировка, подъем окон, раздвижная крыша - все больше деталей функционируют электрически. До 80 различных электрических приводов работают в современных автомобилях, чтобы облегчить управление машиной. Трехкилометровый кабель должен обеспечить надежность работы всех электромеханизмов в условиях жесткой эксплуатации, сотни электрических соединений должны постоянно обеспечивать контакт, несмот­ря на холод, влажность, пыль и дорожную соль. Со временем детали изнашиваются, их надежность падает к большому сожалению водителей и к великой радости владель­цев автомобильных заводов. С конца 1960-х годов крупные крупные электрические детали заменяются компактными

Электроника Электронные устройства в машине имеют то преимущество, что они позволяют обходиться без механически двигающихся деталей, им нужно меньше места, они долговечны и работают очень быстро. микропроцессорами, они надежнее и позволяют резко сократить длину сигнальной электропроводки, дольше работают и, самое главное, - они представляют невообразимые возможности для будущего. Электронная революция в автомобилестроении идет полным ходом. Например, у большинства современных автомобилей - электронное зажигание. Старое устройство сменили контакты с магнитным или оптическим переключением. Теперь зажигание идеально срабатывает в разных условиях. Могут ли машины думать? С тех пор как существуют ком­пьютеры, кон- структоры и инженеры ломают себе головы, как с помощью электроники облегчить езду на автомобиле, сделать ее более безопасной. Они мечтают создать автомобиль, который мог бы думать, самостоятельно распознавать опасность и предотвращать ее, опережая реакцию водителя. Электронное управление мото­ром лучше следит за зажиганием, по­дачей топлива, чем самая классная механика. Электроника контролирует двигатель и тормоза и не дает машине пробуксовывать при старте. Современные электронные системы управления тягой двигателя и тормозами помогают водителю не попасть в экстремальные ситуации, облегчают управление машиной на скользкой дороге. А электронный определитель расстояния до следующего предмета (машины) замеряет удаленность от

едущей впереди машины и заставляет водителя в случае опасности тормозить. При парковке он высвечивает на приборной панели, сколько места есть впереди или осталось позади автомобиля. Многие машины сегодня оснащаются электронной противоугонной системой, которая присоединена к системе сигнализации и реагирует на любое внешнее воздействие на автомобиль. Однако водители часто недооценивают своих электронных помощников. Как автомобили тормозят ? Каждый велосипедист знает, как работает тормоз, действующий на обод. Он нажимает на рычаг тормоза, расположенный на руле, приводя в движение через трос тормозной механизм. Этот механизм блокирует колесо, и велосипед тормозится. Автомобильный тормоз, в принципе, функционирует так же. Но он действует не через тросы, а гидравлически. Рабочим телом в автомобильных тормозах является тормозная жидкость. Она находится в замкнутой тормозной системе, которая соединяет колесные тормоза с главным тормозным цилиндром. Как только водитель нажимает на тормозную педаль, тормозная жидкость передает усилия из главного тормозного цилиндра на колесные тормозные устройства. Там жидкость производит давление на поршни. Те в свою очередь давятна тормозные колодки, препятствующие вращению колес. Одновременно позади машины загораются два красных огонька – стоп-сигналы. Они предупреждают: «Внимание, водитель тормозит!» Так как автомобиль значительно тяжелее и быстрее, чем велосипед, то тормозные колодки делаются не из резины, а из термостойкого прочного материала.. Они размером с ладонь, то есть значительно больше по площади,

Тормозной путь Это путь, который еще проезжает автомобиль после начала торможения. Для расчета этого отрезка нужно к тормозному пути добавить скорость реакции человека. Водителю нужна еще «секунда испуга», чтобы среагировать. При скорости 100 км в час водитель проезжает еще 28 м не тормозя. велосипедные тормоза. Тормозные колодки трутся о поверхность тормозного диска. На каждой колесной ступице есть тормозные стальные диски величиной с тарелку. У некоторых автомобилей их видно через колесные диски. Что случится, однако, если тормоз откажет? Конечно, автоинженеры подумали и об этом. Для безопасности гидравлическая система разделена на два независимых контура - основной и дополнительный. Первый действует на все колеса, второй - только на задние. Если выходит из строя один, то второй продолжает работать. Дополнительно каждая машина имеет еще один ручной, или стояночный, тормоз.

Действие антиблокировочной системы (АБС) Иной водитель полагает, что благо- даря антиблокиро- вочной системе при аварийных ситуаци- ях ему можно тормо- зить позднее. Это заблуждение, потому что АБС не сокра- щает тормозной путь. Антиблокиро- вочная система заботится лишь о том, чтобы колеса при торможении не блокировались и чтобы машина оста- лась управляемой. АБС действует осо- бенно хорошо на вязком грунте, на песке и мокрой листве. При гололеде АБС не помогает. Водитель может остановить машину одним движением руки. Нужно учиться правильно тормозить. Если резко тормозить на скользкой дороге, колеса могут блокироваться, то есть колеса остановятся, но автомобиль будет продолжать скользить. Машина в подобном случае становится практически неуправляемой. Только очень опытный водитель способен в такой ситуации избежать аварии с самыми печальными последствиями. В подобных ситуациях рекомендуются частые и резкие нажатия на педаль тормоза, это позволяет сохранить управляемость автомобилем. По некоторым данным, одну из 10 аварий можно было бы избежать, если бы при экстренном торможении машина не становилась неуправляемой. Водитель всегда должен помнить, что при заблокированных колесах тормозной путь автомобиля значительно больше, чем если они только начинают останавливаться. Что означает АБС? Сегодня почти все машины снабжены АБС. АБС - это антиблокировочная система. Если водитель сильно нажимает на тормозную педаль, то тормоза срабатывают до 15 раз в секунду, а колеса все равно вращаются, и машина, несмотря на торможение, остается способной к маневрированию.

В АБС широко применима электроника. Датчики на колесах сразу реагируют на замедление скорости вращения колес. В тот же момент электроника начинает быстро включать и выключать тормоза, не допуская блокировки. Водитель чувствует это сразу же при первом сильном нажатии на тормозную педаль как легкое дрожание.