Kaip veikia automobilis?

Automobiliai yra nepakeičiama šiuolaikinio gyvenimo dalis, tačiau dažnai nesusimąstome, kiek daug sudėtingų mechanizmų slypi po jų kapotu. Kiekvieną kartą užvedant variklį ir važiuojant, dirba daugybė inžinerinių sistemų, kurios užtikrina patogumą, saugumą ir stabilumą. Šiame straipsnyje apžvelgiami pagrindiniai automobilio komponentai: nuo variklio veikimo iki saugos sistemų, kad būtų lengviau suprasti, kas iš tiesų leidžia automobiliui judėti.

Kaip veikia automobilio variklis

Vidaus degimo variklis paverčia kurą energija, reikalinga automobiliui judėti. Kuro deginimas užtikrina mechaninį judesį, kuris galiausiai perduodamas ratams.

Pagrindiniai veikimo žingsniai:

• Kuras sumaišomas su oru cilindruose.
• Benzininiuose varikliuose uždegimo žvakės, o dyzeliniuose – kaitinimo žvakės, uždega mišinį, sukeldamos sprogimą.
• Sprogimas stumia stūmoklį aukštyn ir žemyn.
• Stūmoklio judesys sukamąja jėga perduodamas alkūniniam velenui, kuris, per pavaras, suka ratus.

Dauguma šiandien naudojamų automobilių turi keturių cilindrų variklius, tačiau didesni modeliai gali būti aprūpinti šešių ar net aštuonių cilindrų versijomis, suteikiančiomis daugiau galios.

Kiekviena variklio dalis atlieka savitą funkciją, kurios visuma užtikrina efektyvią automobilio veiklą.

Variklio laiko suderinimas

Laiko mechanizmas užtikrina, kad alkūninis velenas ir paskirstymo velenas veiktų sinchroniškai. Tai būtina, kad vožtuvai ir stūmokliai nesusiliestų ir nepadarytų žalos varikliui.

Dažniausiai naudojami šie laiko mechanizmai:

• Laiko diržai (dantyti guminiai diržai), užtikrinantys pavarų sukimąsi.
• Laiko grandinės, gaminamos iš metalo, ilgaamžės ir tepamos alyva.
• Šlapi diržai – alyvoje įtaisyti diržai, veikiantys variklio viduje.

Uždegimo sistema

Uždegimo sistema užtikrina kuro mišinio uždegimą variklyje.

• Sprogimo procesą benzininiuose varikliuose inicijuoja uždegimo žvakės, kurios nuolat sukuria kibirkštį.
• Dyzeliniuose varikliuose naudojamos kaitinimo žvakės, kurios įkaista ir padeda uždegti degalus variklio užvedimo metu.

Turbokompresorius

Dalis automobilių komplektuojama su turbokompresoriais, kurie pateikia daugiau oro į variklį. Papildoma oro masė leidžia deginti daugiau kuro ir išgauti didesnę galią.

Turbina sukasi išmetamųjų dujų srautu ir įsijungia tik esant aukštesniems sūkiams, taip padidindama variklio efektyvumą ir taupydama kurą.

Kaip veikia automobilio transmisija

Transmisija, dar vadinama pavarų dėže, perduoda variklio galią ratams. Ši sistema glaudžiai susijusi su smagračiu ir sankaba.

Pavarų dėžė

Vienas pagrindinių transmisijos elementų yra pavarų dėžė. Standartinės mechaninės pavarų dėžės veikimo principas:

• Variklio galia perduodama velenais į pavarų dėžę.
• Pavarų dėžėje galia perduodama per skirtingus krumpliaračius.
• Nuspaudus sankabos pedalą, sankaba atjungia pavarų dėžę nuo variklio, leidžiant perjungti pavaras.
• Pavarų perjungimo šakutė su sinchronizatoriumi įjungia pasirinktą pavarą.
• Atleidus sankabą, variklio galia vėl perduodama į pavarų dėžę.
• Įjungus pavarą, galia vėl pasiekia ratus.

Kaip veikia sankaba

Sankaba leidžia atjungti ir vėl sujungti variklio bei pavarų dėžės darbą sklandžiam perjungimui.

• Spaudžiamas sankabos pedalas paleidimo mechanizmui atjungia sankabą.
• Laikinai nutrūksta ryšys tarp variklio ir transmisijos, leidžiant varikliui veikti atskirai.
• Galima saugiai perjungti pavarą nesugadinant dėžės.
• Atleidus pedalą, prispaudžiamas sankabos diskas prie smagračio, todėl energija vėl perduodama transmisijai.
• Trintis tarp smagračio ir sankabos disko svarbi sklandžiam galios perduodimui.
• Ryšys tarp variklio ir transmisijos atsistato.

Kai kuriuose automobiliuose montuojamas smagratis, kituose – sukamasis keitiklis. Smagratis padeda išlaikyti variklio darbą tolygų ir sumažina vibracijas, kauptamas sukamąją energiją ir apsaugodamas variklį nuo užgesimo lėtai dirbant ar stovint.

Dauguma naujausių vidaus degimo automobilių turi dviejų masių smagratį, tačiau pasitaiko ir vienos masės variantų.

Vairavimas ir pakaba – tai glaudžiai susijusios automobilio sistemos.

Vairo sistema

Populiariausias vairo sistemos tipas yra krumpliaratinė. Sukant vairą, sukamosios jėgos perduodamos per cilindrinę krumpliaračio pavarą ir tiesinį bėgelį, kuris pasuka ratus į norimą pusę.

Šiuolaikiniuose automobiliuose įrengta vairo stiprintuvo sistema, kuri naudoja siurblį arba elektrinį variklį – taip vairuoti tampa lengviau.

Pakabos sistema

Pakaba jungia automobilį su ratais, užtikrindama stabilų valdymą ir minkštą važiavimą, sugėrusi kelio nelygumus. Ji didina trintį tarp ratų ir kelio paviršiaus.

Pakabos sistemos sudedamosios dalys yra:

• Spiralės spyruoklės
• Amortizatoriai
• Stulpai (statramsčiai)
• Svirtelės
• Jungtys
• Įvorės (gumos elementai)

Kaip veikia aušinimo sistema

Automobilio aušinimo sistema cirkuliuoja aušinamąjį skystį tarp variklio ir radiatoriaus.

• Varikliui šylant, aušinimo skystis lieka variklyje, padėdamas jam pasiekti darbinę temperatūrą.
• Pasiekus reikiamą temperatūrą, termostatinis vožtuvas atsidaro ir leidžia skysčiui tekėti į radiatorių.
• Pro radiatorių sklindantis oras atvėsina aušinamąjį skystį, kuris per radiatorių keliauja iš viršaus į apačią ir atiduoda šilumą.
• Vandens siurblys iš radiatoriaus vėl tiekia skystį į variklį.

Ratų ir padangų svarba dažnai nuvertinama, nors būtent jos užtikrina sukibimą ir automobilio valdymą. Ratai – tai metaliniai ar aliuminio diskai, o padangos yra iš gumos arba kompozitinių medžiagų pagaminti elementai, kurie suteikia sukibimą ir sugeria smūgius. Svarbu prižiūrėti, kad padangų protektorius būtų tinkamas ir kad jos turėtų pakankamą sukibimą.

Kaip veikia stabdžių sistema

Stabdžių sistema leidžia sustabdyti automobilį efektyviai ir saugiai. Šiuolaikiniuose automobiliuose naudojama hidraulinė sistema, kuri sumažina pedalų spaudimo poreikį.

• Spaudžiant stabdžių pedalą, aktyvuojamas hidraulinis blokas, kuris siunčia stabdžių skystį į suportus.
• Stabdžių skystis sukuria spaudimą suportų stūmokliams, kurie prispaudžia kaladėles prie stabdžių diskų.
• Trintis tarp kaladėlių ir diskų lėtina automobilio judėjimą.

Automobilio akumuliatoriaus veikimo principas

Akumuliatorius tiekia elektros energiją, reikalingą variklio užvedimui ir visų elektros sistemų veikimui. Jame yra plokštės iš švino dioksido (teigiama) ir švino (neigiama), panardintos į sieros rūgšties ir vandens tirpalą.

Susidaranti elektrocheminė reakcija generuoja elektros srovę, kuri per akumuliatoriaus gnybtus ir laidus pasiekia starterį ir tiekia elektros energiją visoms automobilio sistemoms.

Generatoriaus darbas

Generatorius mechaninę energiją paverčia elektros energija, tiekiančia automobilio elektrines sistemas ir įkraunančia akumuliatorių.

• Skriemulys suka generatoriaus rotoriaus veleną, kuris viduje sukasi tarp magnetų ir ričių.
• Sukant magnetams, statoriuje generuojama kintamoji elektros srovė.
• Srovė paverčiama nuolatine srove, kurią naudoja automobilio sistemos.

Elektroninis valdymo blokas (ECU)

ECU (elektroninis valdymo blokas) stebi duomenis iš įvairių jutiklių ir pagal juos reguliuoja variklio darbą, užtikrindamas optimalią veiklą. Blokas kontroliuoja:

• Stabdymo galią
• Oro ir kuro santykį
• Tarpines apsukas
• Uždegimo laiko nustatymą

Kilus gedimui ECU aktyvuoja atitinkamą perspėjimo lemputę prietaisų skydelyje.

Jutikliai automobilyje

Jutikliai renka informaciją apie skirtingas automobilio sistemas ir perduoda ją ECU. Dažniausi jutiklių tipai:

• Aplinkos oro arba išmetamųjų dujų jutiklis (Lambda jutiklis)
• Padangų slėgio jutiklis
• Oro srauto matuoklis
• Variklio alyvos lygio jutiklis
• Aušinimo skysčio temperatūros jutiklis
• Įsiurbiamo oro temperatūros jutiklis

Kaip veikia išmetimo sistema

Išmetimo sistema šalina išmetimo dujas nuo variklio ir keleivių zonos, mažina triukšmą bei kontroliuoja taršą.

• Išmetimo kolektorius surenka dujas iš cilindrų ir perduoda jas priekiniam vamzdžiui.
• Išmetamosios dujos keliauja per katalizatorių, kuriame žalingos medžiagos paverčiamos nekenksmingomis.
• Vėliau jos pereina per duslintuvą.
• Paskutinis etapas – išeina per išmetamąjį vamzdį.

Dyzeliniuose automobiliuose išmetamųjų dujų recirkuliacijos vožtuvas (EGR) papildomai sumažina azoto oksidų emisiją.

Saugos sistemos

Automobiliuose įdiegtos daugybė saugos sprendimų – nuo oro pagalvių iki stabdžių antiblokavimo sistemos (ABS), kurios padeda užtikrinti vairuotojo ir keleivių saugumą.

Oro pagalvių veikimas

• Smūgio jutikliai fiksuoja susidūrimo kryptį ir stiprumą bei nustato, kurios oro pagalvės turi išsiskleisti.
• Oro pagalvių modulyje esantis mažas sprogdiklis suveikia.
• Oro pagalvės per maždaug 0,025 sekundės pripildomos oro iki 257 km/h greičiu ir saugo keleivius nuo sužeidimų.

Traukos kontrolės veikimas

Traukos kontrolės sistema (TCS) apsaugo nuo ratų prasisukimo ir užtikrina didesnį saugumą. Naujose transporto priemonėse ši sistema privaloma.

Žieduose įtaisyti jutikliai stebi kiekvieno rato sukimosi greitį. Jei kuris nors ratas prasisuka greičiau už kitus, sistema arba apriboja variklio galią, arba trumpam stabdo tą ratą, kol atkuriamas sukibimas.

Stabdžių antiblokavimo sistema (ABS)

Stabdanti staigiai ar smarkiai, ABS užtikrina, kad ratai neužsiblokuotų – taip išsaugomas automobilio valdymas. Sistema privaloma naujuose automobiliuose.

Sistema aptinka, kada ratas ima suktis pernelyg greitai, ir automatiškai trumpais impulsais leidžia bei stabdo stabdžius, užtikrindama stabilų stabdymą suvaldomomis sąlygomis.

Parkavimo jutikliai

Parkavimo jutikliai padeda nustatyti atstumą iki aplinkinių objektų. Artėjant prie kliūties, dažnėjantis garsas įspėja vairuotoją, leidžiant tiksliau manevruoti ribotoje erdvėje.

Automobiliuose integruojama daugybė tarpusavyje susijusių sistemų. Geriau suprasdami jų veikimo principus, vairuotojai gali tinkamai prižiūrėti savo transporto priemonę ir pagerinti eksploatacijos saugumą bei efektyvumą.