Знакомьтесь - автомобиль - Иван Максимович Серяков
Эта сила должна быть достаточной, чтобы преодолеть все сопротивления, которые автомобиль встречает на своем пути. Но, с другой стороны, она не должна быть больше силы сцепления, иначе автомобиль будет буксовать.
Разговор о главных частях
Попросите любого автомобилиста, будь то шофер или слесарь, механик или инженер, познакомить с машиной, ее устройством, и он никогда не откажет. Автомобилисты очень уважают тех, кто вместе с ними разделяет любовь к замечательной машине, стремится познать тайны ее работы.
Они расскажут вам, что любой автомобиль состоит из двух главных групп: кузова и шасси.
На этой схеме видите основные части легкового автомобиля
В кузове размещаются пассажиры, груз. Это важная часть автомобиля. Изготовляется он из дерева, металла, пластмасс. Особое внимание уделяется кузовам легкового автомобиля. Обычно они делаются цельнометаллическими. К кузову крепятся рессоры, оси.
Есть легковые автомобили, у которых пассажиры отделены от водителя перегородкой. Это лимузины. Машины же, имеющие общий салон для пассажиров и водителя, именуются седанами. «Волга», «Москвич» и «Запорожец» как раз имеют кузова-седаны. Автомобили с открытым верхом кузова получили название фаэтонов.
Чтобы в летнее время в закрытой машине не было душно, она имеет хорошую вентиляцию. На случай же зимних холодов машины снабжены обогревательными устройствами.
Если открыть капот, то перед вашими глазами предстанет двигатель со всем его сложным оборудованием. Двигатель – важнейший механизм шасси, это он дает энергию для движения автомобиля. Двигатель с полным основанием можно назвать сердцем автомобиля. Так давайте же познакомимся, как работает это сердце.
Глава III. Стальное сердце
Рождение лошадиных сил
Каждый знает, как стреляет ружье. В казенную часть его вставляют патрон, заряженный порохом. Удар курка по капсюлю воспламеняет заряд. Образующиеся при горении пороха газы от тепла расширяются и толкают пулю по стволу. Тепловая энергия, полученная при сгорании пороха, превращается в механическую работу. Ружье – это своеобразный двигатель.
А нельзя ли использовать порох в автомобильном двигателе, чтобы заставить его энергию приводить в действие механизм автомобиля? Оказывается, нельзя. Порох сгорает быстро, точнее – взрывается. А это вредно отразится на двигателе. К тому же и теплотворная способность пороха – количество выделяемого при горении тепла – незначительна: раз в десять меньше, чем у нефтяного топлива. А ведь это очень важно: чем больше тепла выделит топливо, тем больше его можно превратить в работу. Несравненно выгоднее в двигателе применять бензин: он и горит более спокойно и выделяет больше тепла.
Принцип работы двигателя
Чтобы уяснить принцип работы двигателя, проделаем простой опыт. Возьмем небольшой цилиндр, плотно закроем его пробкой и поставим на спиртовку. При нагревании воздух в цилиндре будет расширяться и вытеснять пробку.
Примерно то же самое происходит в цилиндре автомобиля. Только цилиндр не подогревают, а внутри его сжигают топливо. Полученная при горении теплота нагревает продукты горения – газы, те расширяются и энергично толкают пробку-поршень.
Так тепловая энергия превращается в работу, «рождаются» лошадиные силы, движущие автомобиль.
При выстреле пуля вылетает из ствола ружья. А если бы поршень при работе цилиндра также вылетал, то для непрерывной работы понадобилась бы целая куча их. Но в действительности цилиндр все время «заряжается» горючей смесью и «стреляет» одним и тем же поршнем, потому что он «привязан» с помощью деталей к специальному механизму. Вот послушайте, как это сделано.
Решение задачи
Поршень движется прямолинейно, вдоль цилиндра, совершая движение вверх и вниз:
А посмотрите на мчащийся автомобиль: колеса его совершают круговое движение. Значит, двигатель должен преобразовать прямолинейное движение во вращательное. Инженеры остроумно решили эту задачу.
Поршень посредством стального стержня-шатуна соединил с валом, имеющим колена-кривошипы, а потому и получившим название коленчатого вала. Верхний конец шатуна соединен с поршнем, а нижний – с шейкой коленчатого вала.
Теперь, когда поршень станет двигаться вниз, он будет толкать шатун, в результате повернется колено вала. Если коленчатый вал вращать дальше, колено его станет подниматься и начнет толкать вверх шатун, а через него поршень. Как видите, поршень все время ходит вверх-вниз, а коленчатый вал вращается. Таким простым способом и решается задача превратить прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм, который это осуществляет, получил название кривошипно-шатунного механизма.
Начало и конец
Началом работы двигателя является заполнение цилиндра горючей смесью. Как это происходит?
При движении поршня вниз давление в цилиндре понижается до 0,8 атмосферы. Над поршнем создается разрежение.
Но цилиндр сообщается с прибором, приготовляющим горючую смесь. Смесь поступает через впускное отверстие с клапаном.
На верхнем левом рисунке вы видите процесс заполнений цилиндра горючей смесью – такт впуска. Когда закончится заполнение цилиндра, смесь надо сжать. Процесс сжатия показан на правом верхнем рисунке. Клапаны здесь закрыты, чтобы смесь не могла уйти из цилиндра, поршень, двигаясь вверх, сжимает ее. Но вот смесь сжата. Теперь ее воспламеняют, происходит процесс горения, давление резко повышается. Под давлением газов поршень быстро движется вниз – это рабочий такт (левый рисунок). Такт выпуска показан на правом нижнем рисунке.
Поршень пошел вниз – клапан открывается, и горючее устремляется в разреженное пространство над поршнем.
Чем больше смеси войдет в цилиндр, чем лучше он наполнится, тем больше теплоты выделится при горении и тем большую работу произведет продукт горения – газ.
Процесс заполнения цилиндра горючей смесью получил название такта впуска. Он начинается тогда, когда поршень станет уходить из самого верхнего положения – от верхней мертвой точки. Почему верхнее положение поршня называют мертвой точкой? А потому, что здесь поршень меняет свое направление на обратное, в течение ничтожной доли секунды он стоит на месте и скорость его равна нулю. Точно так же нижнее положение поршня называют нижней мертвой точкой.
Расстояние между нижней и верхней мертвыми точками составляет ход поршня. Его измеряют в миллиметрах. Объем цилиндра, ограниченный мертвыми точками, назвали рабочим объемом. Пока поршень придет из верхней мертвой точки в нижнюю, коленчатый вал успеет повернуться на 180 градусов, совершить полоборота.
После того как поршень минует нижнюю мертвую точку, он пойдет вверх. В это время впускной клапан закрывается. Двигаясь вверх, поршень все больше и больше сжимает смесь. Когда он придет в верхнюю мертвую точку, такт сжатия будет закончен. Давление смеси к этому времени достигнет семи, а в некоторых двигателях даже десяти атмосфер. Чем выше давление, тем больше мощность двигателя.
Самое верхнее положение поршня в цилиндре называют верхней мертвой точкой, а самое нижнее – нижней мертвой точкой. Когда поршень достигнет этих точек, он как бы на одно мгновение останавливается, теряет свою скорость, «замирает» на одном месте. После мертвой точки он начинает двигаться в обратном направлении: с верхней
