Устройство автомобиля: из чего состоит и как работает машина

Автомобиль — это самоходная машина, в которой двигатель превращает энергию топлива или аккумулятора во вращение колёс. Чтобы машина ехала, слушалась руля и вовремя останавливалась, в ней работают семь больших систем. Кузов держит всё вместе и защищает пассажиров. Двигатель создаёт вращение. Трансмиссия передаёт его на колёса и меняет силу тяги. Ходовая часть — подвеска и колёса — держит машину на дороге. Рулевое управление задаёт направление, тормоза останавливают, электрооборудование запускает двигатель, светит и управляет всем остальным. Ниже — каждая система коротко и путь крутящего момента от двигателя до асфальта.

Из чего состоит автомобиль

Система	Из чего состоит	Что делает
Кузов	Каркас, двери, капот, крышка багажника, салон; у грузовиков и части внедорожников — рама	Несёт все узлы, защищает людей при ударе, определяет форму и аэродинамику
Двигатель	Блок цилиндров, поршни, коленчатый вал, ГРМ, системы питания, смазки, охлаждения, выпуска	Превращает энергию сгорания топлива во вращение вала
Трансмиссия	Сцепление или гидротрансформатор, коробка передач, карданный вал, главная передача, дифференциал, приводы колёс	Передаёт вращение на ведущие колёса, меняет обороты и силу тяги
Ходовая часть	Подвеска (пружины, амортизаторы, рычаги), ступицы, диски, шины	Держит кузов, гасит толчки от неровностей, обеспечивает сцепление колёс с дорогой
Рулевое управление	Руль, рулевой вал, рулевая рейка или механизм, тяги, усилитель	Поворачивает передние колёса
Тормозная система	Педаль, главный тормозной цилиндр, трубки с тормозной жидкостью, суппорты, колодки, диски или барабаны, ABS	Замедляет и останавливает машину, держит её на стоянке
Электрооборудование	Аккумулятор, генератор, стартер, зажигание, фары, блоки управления, датчики, проводка	Запускает двигатель, питает приборы и свет, управляет работой узлов

Об устройстве каждого узла подробно — в отдельных статьях. Здесь главное — как они связаны.

Как крутящий момент доходит до колёс

Проследим путь вращения в обычной машине с механической коробкой.

1. Двигатель. В цилиндрах сгорает смесь топлива и воздуха, давление газов толкает поршни, шатуны поворачивают коленчатый вал. Как это происходит по тактам, рассказано в статье об устройстве двигателя.
2. Маховик. Тяжёлый диск на конце коленвала сглаживает рывки от отдельных вспышек в цилиндрах.
3. Сцепление. Прижимает к маховику диск, связанный с коробкой, или отпускает его, когда водитель выжимает педаль. Так двигатель можно отсоединить от колёс, не глуша его. Подробнее — в статье об устройстве сцепления.
4. Коробка передач. Набор шестерён разного размера. На первой передаче колёса крутятся медленно, но с большой силой — чтобы тронуться. На высших — быстро, но с меньшей силой — чтобы ехать по трассе.
5. Главная передача. Ещё одна пара шестерён, которая снижает обороты перед колёсами. У переднеприводных машин она спрятана в одном корпусе с коробкой.
6. Дифференциал. Делит вращение между левым и правым колёсами и позволяет им крутиться с разной скоростью в повороте. Как он это делает, объясняет статья об устройстве дифференциала.
7. Приводы и колёса. Валы с шарнирами (у передних колёс — ШРУСы) передают вращение на ступицы, шины отталкиваются от дороги, и машина едет.

У заднеприводной машины между коробкой и задним мостом добавляется карданный вал — длинная труба под днищем. У автомата вместо сцепления стоит гидротрансформатор, а у вариатора вместо набора шестерён — два шкива с ремнём, но путь момента тот же.

Как машина поворачивает и останавливается

Руль и тормоза работают по другому принципу, чем трансмиссия: они не передают мощность двигателя, а переводят усилие водителя в движение колёс и колодок.

Поворот. Водитель крутит руль, рулевой вал вращает шестерню в рулевой рейке. Шестерня двигает зубчатую рейку влево или вправо, а рейка через рулевые тяги поворачивает передние колёса. Усилитель — гидравлический или электрический — добавляет силу, чтобы руль крутился легко даже на стоянке.

Торможение. Педаль давит на поршень главного тормозного цилиндра. Жидкость почти не сжимается, поэтому давление по трубкам мгновенно доходит до всех колёс, и поршни в суппортах прижимают колодки к дискам. Трение превращает движение машины в тепло: после резкого торможения с высокой скорости диски разогреваются так, что к ним нельзя прикоснуться. Система ABS не даёт колёсам заблокироваться, чтобы машина сохраняла управляемость; об этом подробнее — в статье об устройстве тормозной системы.

Кузов при ударе. Современный кузов нарочно делают неодинаково жёстким. Передняя и задняя части сминаются и поглощают энергию удара, а салон остаётся прочной капсулой. Поэтому машина после небольшой аварии выглядит сильно помятой: так и задумано.

Системы, которые обслуживают двигатель

Двигатель не работает сам по себе, вокруг него несколько систем.

• Питание: бак, топливный насос, форсунки подают топливо, а воздушный фильтр и дроссель — воздух.
• Зажигание: в бензиновом моторе свечи поджигают смесь искрой в нужный момент. В дизеле свечей зажигания нет: топливо вспыхивает само от сильного сжатия.
• Смазка: насос гонит масло к трущимся деталям, чтобы металл не тёрся о металл.
• Охлаждение: жидкость (антифриз) забирает тепло от блока цилиндров и отдаёт его воздуху в радиаторе.
• Выпуск: выпускной коллектор, катализатор и глушитель выводят газы, очищают их и гасят шум.

Чем отличаются похожие вещи

Двигатель и мотор. В быту одно и то же: мотором называют и двигатель внутреннего сгорания, и электродвигатель.

Коробка передач и трансмиссия. Коробка — одна часть трансмиссии. Трансмиссия — вся цепочка от сцепления до колёс.

Подвеска и ходовая. Подвеска — пружины, амортизаторы и рычаги, связывающие колёса с кузовом. Ходовая часть — подвеска вместе с колёсами, ступицами и мостами.

Привод передний, задний и полный. Передний тянет машину за собой — она устойчивее на скользкой дороге и дешевле в производстве. Задний толкает — лучше разгон и развесовка, но на льду машину легче развернуть. Полный передаёт момент на все колёса и помогает на бездорожье и в снегу.

Автомобиль с ДВС, гибрид и электромобиль. У электромобиля вместо двигателя внутреннего сгорания — электромотор и большая батарея, коробки передач в привычном виде нет. Гибрид совмещает оба двигателя.

Интересные факты

• Почему в повороте колёса крутятся по-разному. Внешнее колесо проходит дугу длиннее, чем внутреннее. Если бы их соединял жёсткий вал, одна из шин всё время проскальзывала бы. Дифференциал позволяет колёсам вращаться с разной скоростью.
• Почему двигатель не тащит машину с места на пятой передаче. На пятой передаче коробка почти не умножает силу двигателя, и её не хватает, чтобы сдвинуть тяжёлую машину с места: мотор просто заглохнет. Первая передача умножает силу, как длинный рычаг.
• Почему электрика — 12 вольт. Бортовая сеть легковых машин рассчитана на 12 В, у грузовиков обычно 24 В. Напряжение невысокое и безопасное для человека, но ток стартера при пуске огромный, поэтому провода к нему толстые.

Что изнашивается и на что смотреть

• Тормоза. Колодки и диски стираются при каждом торможении. Скрежет, биение в педали, увод машины в сторону — повод сразу ехать в сервис. Ремонт тормозной системы — работа мастера: от него зависит жизнь.
• Сцепление. Накладки ведомого диска стираются, особенно при езде с пробуксовкой. Признак — обороты растут, а машина разгоняется вяло.
• Ремень ГРМ, приводной ремень. Резина стареет и трескается. Обрыв ремня ГРМ на многих моторах приводит к дорогому ремонту, поэтому его меняют по регламенту.
• Подвеска. Амортизаторы теряют жидкость и перестают гасить раскачку, резиновые втулки трескаются. Машина раскачивается на волнах, в подвеске стучит.
• Аккумулятор. Со временем теряет ёмкость, особенно заметно в мороз: стартер крутит вяло. Если аккумулятор новый, а садится в пути, проверяют генератор.

Любая неисправность в тормозах, рулевом управлении и электрике — не тема для экспериментов своими руками. Их диагностику и ремонт делает сервис.