Содержание 

Введение

    Легковые  автомобили – это не только средство перевозки пассажиров, но и основа любимого вида спорта, путешествий и поездок. Иногда они являются и домом на колесах. Поэтому совершенно не удивительно, что вокруг автомобиля возник целый мир. Автомобилю посвящено множество произведений искусства. Он сам по себе является центром множество научных изысканий и современного производства.

    Первые  известные чертежи автомобиля (с  пружинным приводом) принадлежат  Леонардо да Винчи, однако ни действующего экземпляра, ни сведений о его существовании  до наших дней не дошло. В 2004 году эксперты Музея истории науки из Флоренции смогли восстановить по чертежам этот автомобиль, доказав тем самым правильность идеи Леонардо. В эпоху Возрождения и позже в ряде европейских стран «самодвижущиеся» тележки и экипажи с пружинным двигателем строились в единичных количествах для участия в маскарадах и парадах [8]. В 1769 году французский изобретатель Кюньо испытал первый образец машины с паровым двигателем[2], известный как «малая телега Кюньо», а в 1770 году - «большую телегу Кюньо». Сам изобретатель назвал её «Огненная телега» - она предназначалась для буксировки артиллерийских орудий.

    Современный человек совершенно не способен обойтись без стремительного и волнующего движения, ощущения собственной свободы  и независимости, которые дарит  ему автомобиль. Европеец по происхождению, автомобиль за сто лет распространился по всему свету. Сотни и тысячи машин различных конструкций было изготовлено за это время. Они стали неузнаваемыми по внешнему виду. И, кроме того, очень существенно изменились устройство и работа основных механизмов и агрегатов. За привлекательной внешностью, комфортом в салоне, динамичностью и плавностью хода современного легкового автомобиля скрываются результаты кропотливой и многолетней работы ее создателей. Прежде всего, это относится к конструкциям машины, которые должны отвечать необходимым требованиям безопасности, экологии и надежности. Для повышения безопасности, пришлось внести значительные изменения в конструкцию кузова и его оборудования. Насущная необходимость снижения вредных выбросов и уменьшение расхода топлива заставили повысить КПД двигателей: применить микропроцессорные системы управления и сложные устройства впуска и выпуска. Появились двигатели с инжекторными системами впрыска топлива, четырьмя клапанами в цилиндре, переменными фазами газораспределения, катализаторами.

      В данной работе мы коснёмся  общих вопросов касательно устройства  легкового автомобиля.

    Автомобиль: кузов, диски, шины колёса

    Ку́зов  — часть автомобиля или другого  транспортного средства, предназначенная для размещения пассажиров и груза. Кузов крепится к раме автомобиля. Бывают также безрамные кузовы, выполняющие одновременно функцию рамы — к ним крепятся все остальные узлы и агрегаты автомобиля.

    Первым  стали систематически и целенаправленно  заниматься художественным конструированием автомобиля американцы. В 1926 г. концерн General Motors создал группу по художественному конструированию. А уже в 1927 г. была выпущена модель La Salle, спроектированная художниками-конструкторами. Её успех, как отметили современники, дал профессии дизайнера отличную рекламу.

    Форма автомобиля зависит от компоновки и  конструкции, от применяемых материалов и технологии изготовления кузова. В свою очередь, возникновение новой  формы заставляет искать новые технологические  приёмы и новые материалы. На развитие формы автомобиля воздействуют социально-экономические факторы и, в силу особого качества автомобиля — его "престижности", мода.

    Автомобиль  быстро развивался. Двигатель занял  довольно неудобное для размещения пассажиров место — между большими кожухами передних управляемых колёс; радиатор разместился спереди — для охлаждения его встречным потоком воздуха; ведущие колёса — задние, что выгодно для улучшения тяговых качеств автомобиля. С конструктивной точки зрения такая компоновочная схема оказалась вполне рациональной; совершенствуясь, она сохранилась до наших дней и получила название "классическая компоновка". Двигатель, трансмиссия, ходовая часть крепились к раме. Всё в целом называлось "шасси". Шасси могло двигаться и существовать без кузова. Кузов устанавливался на шасси как отдельный и независимый для выполнения агрегат. С кузовом получался уже автомобиль, предназначенный для выполнения определённой функции.

    Рис 1. Эволюция формы кузова легкового автомобиля 

    Колесо - это величайшее изобретение человечество. Именно колесо, получая крутящий момент от двигателя, обеспечивает передвижение автомобиля. Колёса также принимают удары неровной поверхности, стараясь смягчить его. Именно от автомобильных колёс зависят такие моменты, как разгон и торможение, устойчивость на дороге, управляемость, плавность хода машины и безопасность [7].

    Автомобильное колесо состоит из следующих компонентов:

    - диск и обод  колеса,

    - шина.

    К колёсному диску приварен обод. Диск прикрепляется к колёсной ступице при помощи специальных болтов и гаек. В принципе, диск и обод принято называть одним словом - «диск», ведь на легковых автомобилях обод не является съёмным, оно составляет одно целое с диском. А на грузовиках обод съёмный, но разговор не о них.  Шина же может быть либо камерной, либо бескамерной. Внутри камерной шины находится камера из резины, наполняемая воздухом с помощью насоса. Одну шину без камеры принято называть покрышкой. Сама покрышка состоит из каркаса и протектора [7].

    Главная часть покрышки - это, само собой, каркас, являющийся силовой основой. Выполняется он из специальной ткани, сложенной в несколько слоёв. Называется эта ткань «корд». Корд служит для того, чтобы принимать давление воздуха на шину изнутри и нагрузки от дорожных неровностей снаружи. Корд изготавливают из таких материалов как хлопок, капрон, вискоза и др. Протектором называют толстый слой резины, на который нанесён определённый рисунок. Протектор располагается на наружной поверхности покрышки и во время движения непосредственно соприкасается с дорожным покрытием.

    Существуют  разнообразные рисунки протектора, которые зависят от условий и  целей эксплуатации транспортного  средства. Не секрет, что каждый человек  меняет обувь, когда меняются времена  года. Скажем, по сухому асфальту можно передвигаться на высоких каблуках, а вот по мокрому снегу или люду ходить на шпильках получится вряд ли. Можно сказать, что шины - это та же обувь, только для автомобиля и поэтому, рисунок протектора должен быть подобран с умом в соответствии с условиями эксплуатации. Правильно подобранные покрышки помогут повысить безопасность езды [7].

    Бескамерная шина отличается тем, что в ней  не предусмотрено помещение внутрь резиновой камеры. Полость, которая  образуется между ободом колеса и  покрышкой должна быть герметичной и именно её следует заполнять воздухом. Не на всякий диск станет возможно установить такую покрышку, поскольку нужны специальные уплотнители, для того, чтобы воздух не выходил. Если у водителя бескамерные шины, то при выборе дисков стоит быть внимательным. А под обычные шины с резиновой камерой подойдут абсолютно любые диски. Внутри бескамерной шины есть специальный герметизирующий слой, который затягивает прокол изнутри, так что такие шины могут запросто несколько скромных проколов выдержать.  В любом случае, водитель должен сам определиться с тем, во что он обует свою машинку. Поэтому можно пожелать только правильного выбора и долгого срока службы покупки.

    Есть  шины с диагональным расположением  нитей корда, а есть с радиальным. Это зависит от конструкции каркаса. В шинах с диагональным расположением нитей, последние перекрещиваются с углом наклона от 35 градусов до 38, они соединяют боковины покрышки по диагонали. Нити корда в радиальных шинах располагаются почти под прямым углом к бортам. Радиальные шины обеспечивают прекрасное сцепление с дорогой в совокупности с не большим сопротивлением качению. Срок их службы больше, чем срой службы диагональных покрышек. Так получается потому, что радиальные покрышки очень эластичные и обеспечивают комфортную поездку на автомобиле, которая отличается повышенной безопасностью.

    Рис 2. Маркировка шины

    Типы  двигателей легковых автомобилей

    Сначала остановимся кратко на общей характеристике принципа работы двигателя. Воздух поступает  в двигатель через воздухоочиститель и заслонку. Водитель управляет количеством воздуха, который проходит через заслонку педалью газа. Далее через систему впуска воздух поступает в цилиндры. В некотором месте в воздушный поток добавляется топливо. В современных автомобилях это происходит в инжекторах, а в более старых - в карбюраторах. В основном сегодня применяются четырехтактные двигатели внутреннего сгорания с зажиганием от искры. Исключением являются дизельные и роторные двигатели. Но на их характеристике мы останавливаться не будем [4].

    Существует  несколько типов двигателей в  зависимости от числа цилиндров  и их взаимного расположения. Автомобили могут иметь от 3 до 12 цилиндров, которые  располагаются в блоке цилиндров  в  той или иной конфигурации. Самые распространенные из них 3, 4, 5 и 6 цилиндровые двигатели обычно используют линейную конфигурацию, когда все цилиндры расположены в ряд. V-образная конфигурация отличается использованием двух блоков цилиндров, расположенных под некоторым углом. Чаще всего V-образные двигатели имеют 6, 8, 10 и 12 цилиндров. Реже встречается плоское расположение противоположно направленных блоков цилиндров. Такая конфигурация применяется в Subaru и Porsche, а также в старых "жуках" Volksvagen. В некоторых 12-ти цилиндровых моделях Ferrari также используется плоское расположение блоков цилиндров, всё это указано на рисунках.

    Рис 3. Виды расположения цилиндров в двигателях 

    Каждый  цилиндр содержит поршень, который  двигается вверх и вниз по цилиндрическому  каналу. Коленчатый вал расположен ниже цилиндров в обычном двигателе, в основании V между блоками цилиндров в V-образных двигателях. Поршни, перемещаясь вверх и вниз, поворачивают коленчатый вал точно так же, как ноги проворачивают, шестерню, связанную с педалями велосипеда.

    Головка цилиндра закреплена на вершине каждого из блоков цилиндров, чтобы перекрыть индивидуальные цилиндры и поддерживать в них процесс сгорания. Головка цилиндра содержит, по крайней мере, один впускной клапан и один выпускной клапан для каждого цилиндра. Это позволяет ввести воздушно-топливную смесь в цилиндр, а также вывести оттуда сгоревший выхлопной газ. Большинство двигателей имеет два клапана в каждом цилиндре - для впуска и выпуска. Некоторые более новые двигатели для увеличения мощности и эффективности используют несколько впускных и выпускных клапанов в каждом цилиндре. В этом случае двигатели маркируются по числу клапанов, например, "24 Valve V6", что указывает на то, что V-6 двигатель имеет четыре клапана на цилиндр. Современные автомобильные двигатели могут использовать от 2 до 5 клапанов на цилиндр [4].

    Клапаны открываются и закрываются посредством  распределительного вала. Распределительный  вал имеет индивидуальные для  каждого цилиндра кулачки (эксцентрики), которые своими выступами толкают  стержни, открывающие клапаны цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной, когда кулачок перестает действовать. Как правило, в двигателе имеется один распределительный вал. Он синхронизирован с коленчатым валом, что позволяет открывать и закрывать клапаны в нужные моменты времени. В новых двигателях распределительный вал иногда располагается в головке блока цилиндров. Этот вариант более эффективен, но гораздо более дорог в производстве, так как требует нескольких распределительных валов для V-образных и плоских двигателей. Некоторые двигатели имеют раздельные распределительные валы для впуска и выпуска. Они имеют маркировку Double Overhead Camshaft (DOHC), что отличает их от обычных двигателей - Single Overhead Camshaft (SOHC). Двигатели с распределительным валом в головке блока цилиндров имеют маркировку Overhead Valve (OHV).

    Вся работа двигателя подразделяется на четыре такта - Всасывание, Сжатие, Работа и Выхлоп. Поршень идет вниз при  такте всасывания, вверх при такте  сжатия, вниз при рабочем такте  и снова вверх при такте выхлопа.

    Впрыск. При движении поршння вниз стержень толкает клапан всасывания, и он открывается, впуская топливно-воздушную смесь в цилиндр. Поршень втягивает смесь подобно шприцу. Когда поршень достигает нижней точки, клапан закрывается, запирая воздушно-топливную смесь в цилиндре.

    Сжатие. Поршень поднимается и сжимает пойманную в ловушку воздушно-топливную смесь. Степень сжатия определяется характеристикой двигателя и находится в диапазоне от 8:1 до 10:1. Это означает, что, когда поршень достигает вершины цилиндра, воздушно-топливная смесь сжата приблизительно в десять раз от ее первоначального объема.