Многие отличия между автомобилями на первый взгляд незаметны, по крайней мере, непрофессионалу. А ведь «внутренний мир» машин богат, разнообразен и вызывает неутихающие споры: какой привод удобнее, какой мотор эффективнее и куда движется эволюция коробки передач. И ведь не только любители спорят, но и ведущие конструкторы по всему миру!
ТЯНИ-ТОЛКАЙ Паровая тележка Николя-Жозе Кюньо была переднеприводной — ее тянул за собой котел. Дело было в 1770 году, задумка была логичной: телеги ведь тоже тянутся лошадьми. Между прочим, мощная была штука. Врезавшись в стену королевского Арсенала, пробила стену. А вот конструкция Бенца (1885 год) никакой стены не пробила бы, потому что ее мощность не превышала 1 л. с. Зато она была запатентована как первый автомобиль и компоновку имела заднюю — мотор находился за сиденьем. В 1898-м Фердинанд Порше собрал полный привод — каждому колесу соответствовал отдельный мотор. Подобная система, кстати, до сих пор используется. На луноходах. На заре автомобилестроения задние приводы преобладали. Карданный вал прекрасно годился для сцепления мотора с задними колесами. А вот для переднего не очень-то: при увеличении угла наклона валы вращались не синхронно, так что на поворотных колесах система работала с перебоями.
Шарнир равномерного усиления скоростей
В 1920-х изобрели ШРУС (шарнир равномерного усиления скоростей), и, когда его спустя еще лет 40 довели до ума, в Европе грянул бум на передний привод. Грянул даже не из-за хорошей управляемости авто с такой конструкцией, а из-за преимуществ компоновки: отсутствие кардана позволяло увеличить пространство салона без увеличения общих размеров авто. Плюс удешевить производство и, благодаря снижению массы, применить мотор меньшей мощности. Это дало возможность продавать огромные партии «народных» автомобилей — удобных и доступных по цене. Что касается полного привода, то эти машины — с исключительной проходимостью, но тяжелые, дорогие и не слишком легкие в управлении — долгое время заказывали армии разных стран.
Ситуация изменилась с появлением в 80-х Audi 4W. Появились технологии, обеспечивающие хорошее использование мощности при любом режиме движения, улучшающие управляемость, — и 4×4 стал вполне гражданским.
Передний привод
+ плюсы + Средняя стоимость производства ниже. Больше полезная площадь салона. Меньшее количество узлов привода увеличивает надежность и КПД при передаче энергии колесам. Лучше управляемость на скользкой дороге. — минусы — Выше уровень шума и вибраций, поскольку мотор жестко закреплен на кузове. При прибавлении газа при определенных условиях на руль передаются реактивные усилия. При резком старте склонен к пробуксовке. Ведущие колеса являются также рулевыми — это затрудняет ремонт и порой уменьшает надежность.
Задний привод
+ плюсы + Мотор и КПП подвешены к кузову на упругих элементах, и их вибрации практически не передаются в салон. На руль не передается реактивных моментов при разгоне. При резком старте вес перераспределяется назад, и ведущие колеса меньше буксуют. Лучше распределяется нагрузка по осям: передние шины поворачивают, задние — толкают машину вперед.
— минусы — В производстве дороже. Тоннель посередине кузова, который уменьшает полезную площадь салона. Хуже проходимость по глубоком уснегу полный привод + плюсы + Повышенная проходимость. Комфортная езда по неровной дороге. Возможность стартовать на любом покрытии без пробуксовки. — минусы — Большой расход топлива. Повышенный износ деталей. Высокий уровень шума. Сложно управлять в заносе.
Полный привод
Инженеры компании Mercedes сконструировали 4MATIC — трансмиссию с автоматически подключаемым полным приводом. В обычных условиях ведущими являются задние колеса. При их пробуксовке компьютер через гидромеханическую муфту перераспределяет крутящий момент на передние колеса. Электроника постоянно изменяет степень прижимания дисков друг к другу, перебрасывая крутящий момент к оси, колеса которой обладают лучшим сцеплением с дорогой.
Одноцилиндровый бензиновый двигатель внутреннего сгорания
ВМЕСТО СЕРДЦА
Одноцилиндровый бензиновый двигатель внутреннего сгорания был создан и запатентован Готлибом Даймлером при сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом в 1883 году. Построенный ими пару лет спустя «мобиль» развивал с этим мотором вполне впечатляющую по тем временам скорость — 16 км/ч. С течением времени потребовались движки посильнее. Самым логичным показалось увеличить рабочий объем мотора. Но не сработало: это потребовало сделать длиннее шатун, и, чтобы он был прочнее, толщину также следовало повысить. Получалось, что поршень становился тяжелее, а площадь его контакта со стенками цилиндра — больше, и сила трения возрастала. Все это сводило на нет результат.
Но решение было найдено. Почему бы вместо одного цилиндра не использовать несколько с несколькими шатунами, объединенными одним коленчатым валом? Так появились двухцилиндровые двигатели, за ними — четырехцилиндровые. Стараясь загнать под капот наибольшее количество «кобыл», конструкторы в 1920-х создавали гигантские моторы. Например, в американских машинах класса люкс обычным явлением были 8-цилиндровые движки длиной почти в метр!
Первый V-образный двигатель запатентовал в 1889-м все тот же Майбах, работая все у того же Даймлера. Однако такая компоновка мотора называется «американской», поскольку его серийное производство освоили именно в Штатах. Выстроенные в два ряда цилиндры, которые находятся под углом друг к другу (наиболее популярны углы в 45, 60 и 90 градусов), позволяют значительно сэкономить в габаритах и весе агрегата. Цена этого — повышенная вибрация двигателя.
Впрочем, если довести угол между рядами цилиндров до 180 градусов, то дрожь от них будет взаимно гаситься. Только и конструкция получится уже другая: такой двигатель называют оппозитным, а то и просто «боксером» (поршни будто поочередно наносят друг другу удары).
Впервые применил его знаменитый Фердинанд Порше на своем не менее знаменитом изобретении «Фольксваген Жук». Такие двигатели, обеспечивающие низкий центр тяжести и, как следствие, удобство в управлении, также являются отличительной чертой Subaru и тяжелых мотоциклов (например, «Урала», который прозвали «ушастым» именно из-за торчащих по бокам цилиндров).
ДВС
Обуздать горение Задача любого мотора — преобразовать некую энергию во вращение рабочего вала. В случае с двигателем внутреннего сгорания используется энергия топлива, вступающего в тепловую реакцию. Самым распространенным в ДВС способом заставить вал вращаться является поршневой механизм: работу осуществляет шатун, сдвигаемый газами, выделившимися при сгорании мини-порции бензина (или иного горючего).
рядный двигатель
+ плюсы + Благоприятные условия работы кривошипношатунного механизма. Равномерный износ. Удобство и простота обслуживания.
— минусы — Повышенный габарит двигателя по длине и высоте. Более низкая мощность по сравнению с двигателями других компоновок и схожих размеров.
V-образный двигатель
+ плюсы + Меньшие габариты при одинаковом (с рядными) объеме. Большая мощь при сравнимых габаритах.
— минусы — Шатуны более тонкие и менее надежные. Проблема равномерной подачи топливно-воздушной смеси. Увеличение стоимости из-за трудоемкого производства.
оппозитный двигатель
+ плюсы + Малая высота и, как следствие, низкий центр тяжести автомобиля. Сбалансированность, близкая к идеальной. Небольшой уровень вибраций.
— минусы — Повышенный расход масла. Часто протекающие сальники и «потеющие» крышки. При обрыве ремня ГРМ мотор сразу нуждается в капитальном ремонте. Вентиляция картера быстро засоряет двигатель.
ДИРИЖЕР СКОРОСТЕЙ
Имени изобретателя механической коробки переключения передач мы не знаем — патент на нее никому не выдан. «Механика» использовалась еще на самых первых автомобилях и за более чем столетнюю историю усовершенствовалась практически до идеала.
Главное ее преимущество — высокий КПД и контроль за происходящим. Именно поэтому водители спорткаров вряд ли когда-нибудь откажутся от МКПП, хотя коробка-автомат практически вытеснила ручное переключение с массового рынка. Автоматические КПП появились в 30-х годах, но массовое распространение получили после войны. Разработку разных элементов усовершенствования независимо друг от друга вели три компании.
Ножные педали Ford T значительно упростили работу механической коробки, освободив от нее руки водителя. General Motors создал первую полуавтоматическую КПП. А в разработке гидравлического элемента в трансмиссии явным лидером была корпорация Chrysler.
Новые технологии здесь появляются постоянно. В 1980-х писком моды считалась четырехступенчатая трансмиссия, где последняя передача имела «овердрайв» — передаточное число меньше единицы. А с середины 2000-х машины премиум-сегмента (Mercedes-Benz, Lexus) стали комплектоваться восьмиступенчатой АКПП. Коробка-робот делится на две весьма различные модификации.
Одна по сути своей — «механика», а по управлению — «автомат». Скорости переключает не водитель, а электроника по достижении определенных оборотов двигателя. Соответственно, нет педали сцепления, а рычаг КПП похож на «автоматовский». Вторая была поставлена в серийное производство только в XXI веке — постарался Volkswagen. Называется она преселективной.
По своему строению это переключаемая приборами «механика» с двумя сцеплениями. Одно из них обслуживает нечетные передачи, а другое — четные. Этот тип трансмиссии пришел из спорта. Близкую к идеальной трансмиссию человечество придумало очень давно — в 1490 году. Ее автором оказался не кто иной как Леонардо да Винчи.
Шестеренки в ней имели вид конусов, направленных остриями друг на друга. В зависимости от степени сближения между ними передаточное число менялось плавно и без «щелчков».
Нужен бензин? Нужна и КПП! Как правило, коробкой переключения скоростей оборудуется транспорт с двигателями внутреннего сгорания. ДВС (в отличие от парового и электрического) имеет низкую приспособляемость, то есть не может менять частоту своего вращения и крутящий момент в зависимости от внешних условий. Также КПП дает возможность ехать задним ходом и надолго отключать двигатель от движителя, например, при прогреве мотора.
Механическая КПП
+ плюсы + Низкая цена. Долговечность и удобство ремонта. Высокий КПД.
— минусы — Водитель постоянно отвлекается на движения рычагом.
Автоматическая КПП
+ плюсы + Комфорт вождения. Более благоприятные условия для работы двигателя и ходовой части. Система пассивной безопасности – не двинется с места на «нейтралке».
— минусы — Низкий КПД. Невысокие динамические свойства. Заводится исключительно стартером.
Коробка-робот (преселективная)
+ плюсы + Удобство классического «автомата». Экономичность. Динамика не ниже, чем у «механики».
— минусы — Очень дорого.
Вариатор (CVT)
+ плюсы + Максимальный комфорт вождения. Экономичность. Малая масса. Хорошая динамика.
— минусы — Сильная зависимость от электроники. Дороговизна. Двигатель постоянно работает на оборотах максимального крутящего момента.
Как вам статья?
