Устройство автомобиля

Глава 1. Общие сведения об автомобильных двигателях

Автомобиль состоит из трех основных частей: кузова, двигателя и шасси. Кузов грузового автомобиля состоит из кабины водителя и платформы.

Двигатель — машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.

На большинстве современных автомобилей установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в замкнутой рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Первый работоспособный поршневой двигатель внутреннего сгорания был построен французским механиком Ленуаром в 1860 г. Двухтактный двигатель с золотниковым распределением работал на светильном газе с воспламенением от электрической искры без предварительного сжатия рабочей смеси в цилиндре.

В 1877 г. немецкий механик Н. Отто осуществил предварительное сжатие газовоздушной смеси в цилиндре, благодаря чему эффективность двигателей резко возросла.

В 1892 г. немецкий изобретатель Р Дизель получил патент на двигатель внутреннего сгорания нового типа, рассчитанный на использование жидкого топлива. Он предложил нагревать воздух в цилиндре путем сжатия до температуры, при которой мелкораспыленное впрыскиваемое топливо могло бы испаряться, окисляться, самовоспламеняться и сгорать по мере поступления в цилиндр. Такой двигатель был впервые построен в 1899 г. на заводе Э. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель»).

В 1957 г. немецкий инженер Ф. Ванкель создал роторно-поршне вой двигатель. В отличие от поршневых двигателей, где возвратно-поступательные движения поршня преобразуются во вращательное движение коленчатого вала, в роторно-поршневом двигателе (РПД) основной рабочий орган — треугольный поршень совершает вращательное движение. На каждой грани поршня имеется камера сгорания. За полный оборот поршня в каждой из трех полостей последовательно совершаются все процессы рабочего цикла. Однако массовое применение данный двигатель не получил из-за низкой экономичности и высокой токсичности.

В 1897 г. по проекту инженера Кузьминского была построена газовая турбина. Газотурбинные двигатели (ГТД) используют в стационарных силовых установках, в авиации, на водном и железнодорожном транспорте. Начиная с 50-х годов XX века ГТД применяются на автомобильном транспорте.

Через проточную часть ГТД проходит непрерывный поток газа. Последовательность процессов, образующих термодинамический цикл (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), осуществляется, в отличие от поршневых двигателей, в специально предназначенных для этого автономных агрегатах: сжатие — в компрессоре, сгорание — в камере сгорания, расширение — в турбинах. В поршневых двигателях эти процессы осуществляются в одном замкнутом объеме — цилиндре.

Уже два столетия ведутся работы по созданию и совершенствованию конструкций двигателей. Рассматриваются различные направления, ищется оптимальная конструкция для создания высокоэффективного двигателя. Так, еще в 1816 г. шотландский пастор Р Стирлинг создал двигатель внешнего сгорания (воздушную машину), который работал на перепаде температур. Его цикл близок к идеальному циклу Карно, а КПД равен приблизительно 60 % (у современных двигателей от 38 до 42 %). В настоящее время созданы лишь опытные конструкции стирлинг-двигателей для автомобилей и судов. Возможно, это двигатель будущего.

Паровой двигатель использовался на автомобилях в начале XX века, однако работы над его совершенствованием продолжаются и сегодня.

Ведутся разработки и по использованию на автомобилях электродвигателей, но возникают такие сдерживающие факторы для широкого их применения, как необходимость зарядных станций, недостаточная мощность электромобилей и т. д.