Первый «мерседес» имел уже все черты современного автомобиля: раму из прессованных стальных профилей, сотовый бронзовый радиатор, настоящую коробку передач и четырехцилиндровый двигатель мощностью 35 лошадиных сил, позволявший развивать скорость в 70 километров в час. Эта красивая, элегантная и надежная машина имела невероятный успех. Она выиграла множество гонок и породила массу подражаний. Можно сказать, что с появлением первого «Мерседеса» закончилось детство автомобиля и началось стремительное развитие автомобильной промышленности.
Сегодня существует великое множество разных легковых автомобилей, отличающихся по назначению, характеру работы, конструкции. И в то же время у них есть много общего.
По компоновке — так называют взаимное расположение в автомобиле важнейших агрегатов и узлов — различают четыре вида легковых моделей. При классической компоновке двигатель находится впереди, а ведущие колеса сзади. В случае заднемоторной компоновки двигатель объединен в блок с коробкой передач и главной передачей и размещен в хвостовой части автомобиля. И здесь задние колеса ведущие.
В последнее время легковые автомобили чаще выпускаются с передними ведущими колесами. Это облегчает передачу. Конструкция с передним приводом и дешевле в изготовлении. Кроме того, она делает автомобиль более безопасным. При задних ведущих колесах сила тяги (толкающее усилие) на поворотах направлена по касательной к траектории движения машины и стремится сместить заднюю часть автомобиля наружу относительно дуги поворота. А сила тяги передних ведущих колес постоянно направлена по ходу машины и «тащит» ее по выбранному пути.
Полноприводная компоновка предусматривает размещение двигателя в носовой части машины. Ведущими служат все четыре колеса. Эта компоновка применяется сейчас не только на внедорожных автомобилях повышенной проходимости, но и на обычных моделях.
Основой автомобиля является кузов, в нем размещаются пассажиры и поклажа. Большинство современных легковых автомобилей не имеет рамы, их агрегаты, включая подвеску колес, крепятся к кузову. В нужных местах он усилен и воспринимает все нагрузки. Потому кузов и называется несущим.
Наиболее распространены кузова типа «седан» — закрытые, с двумя или четырьмя дверями и отдельным багажником. В конце 1960-х годов вошел в обиход кузов типа «хэтчбек». Сложив задние сиденья, машину легко превратить в грузовой фургон. Универсал чаще всего бывает пятидверным, но он заметно вместительнее. Пятая дверь у универсала и хэтчбека находится в задней стенке кузова. Менее распространены автомобили с кузовами типа «кабриолет». По желанию водителя их матерчатый тент с дугами складывается или поднимается гидравлическим устройством. С кузовами типа «кабриолет» нередко выпускаются спортивные модели. До сих пор популярен лимузин. Позади спинок передних сидений обязательно есть подъемная стеклянная перегородка. Такие кузова можно видеть на представительских моделях.
В последние годы несущие кузова делают из стали, покрытой с обеих сторон слоем цинка. Такой кузов хорошо противостоит ржавлению и служит десять лет и более.
Именно в кузове находится все то, что определяет комфорт автомобиля: удобные сиденья с механизмами для их регулировки, стеклоподъемники и замки в дверях (часто с электроприводом), сложная система отопления и вентиляции, порой дополненная кондиционером, не говоря уже о различных аудиосистемах.
На панели приборов находятся разнообразные кнопки, тумблеры, переключатели, рычажки для управления системами автомобиля. В кузове монтируются хитроумные противоугонные устройства, открывающийся люк в крыше и т.д.
Конструкция кузова должна обеспечить максимальную защиту пассажирам. Поэтому на стендах проводятся многократные испытания, чтобы минимизировать возможность при аварии получить травмы от ударов о детали интерьера, рулевую колонку, стойки кузова, вылететь в распахнувшиеся двери или разбитые окна. Ремни безопасности удерживают водителя и пассажиров на своих местах, а надувные подушки безопасности предохраняют голову, плечи, корпус от ударов. Замки в дверях сконструированы таким образом, что не дать им распахнуться при ударе. Встроенные же внутрь дверей брусья защищают при боковом ударе.
Двигатель — сердце автомобиля. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине, продолжают оставаться самыми распространенными. Бензин в них распыляется карбюратором или системой впрыска топлива. Затем он смешивается с воздухом в определенной пропорции и поступает в цилиндры двигателя. Там смесь мгновенно сгорает, а химическая энергия преобразуется в механическую.
В основном используются четырехтактные двигатели. Здесь полный рабочий цикл в цилиндре осуществляется за четыре хода (такта) поршня вверх-вниз. Сначала цилиндр заполняется горючей смесью через имеющиеся в нем клапаны, потом происходит сжатие смеси, затем она взрывается, и наконец, цилиндр освобождается от продуктов сгорания.
Обычно топливо распыляется в карбюраторе благодаря разрежению во впускных каналах цилиндров. Но теперь все чаще для образования рабочей смеси топливо распыляют под давлением.
Все чаще используется и система турбонаддува. Воздух в цилиндры нагнетает центробежный насос, на работу которого затрачивается часть мощности двигателя. В системе турбонаддува эти затраты исключены благодаря использованию энергии отработавших газов. Они вращают миниатюрную газовую турбину, от которой и работает насос.
Автомобильные двигатели нередко приспосабливают и для работы на природном газе, более экологически чистом топливе. Но пока бензин остается основным видом горючего.
Наряду с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания широкое распространение получили дизельные двигатели. В них топливо, впрыскиваемое в цилиндры, воспламеняется воздухом, сильно нагревающимся до восьмисот градусов при сжатии. Дизельное топливо — соляровое масло, газойль — дешевле, чем бензин. Но сами машины дороже, поскольку дизель гораздо сложнее и более металлоемок. Затраты на него окупаются, когда ежегодный пробег очень велик. Вот почему дизели чаще используются на грузовиках и автобусах.
Топливный насос — немаловажная и довольно надежная часть автомобильной системы подачи топлива, которая включает в себя топливный бак, топливопроводы, фильтр тонкой очистки, сам бензонасос, карбюратор, воздушный фильтр, указатели и датчики уровня топлива.
Топливный насос служит для нагнетания прошедшего очистку бензина в карбюратор, откуда он попадает в блок цилиндров. Бензонасос диафрагменного типа приводится в действие эксцентриком вала привода масляного насоса.
В конце 1930-х годов появились коробки передач, которые переключаются автоматически, реагируя на изменение работы двигателя. В таких коробках передач нет привычных шестеренок. Их основа — гидротрансформатор, или гидромеханическая трансмиссия. Автомобильный мотор вращает насос, подающий масло на турбину, а она связана с колесами. Когда машина быстро едет по ровной дороге, масло течет под малым давлением с большой скоростью. Если автомобиль медленно взбирается в гору или преодолевает препятствие, то масло течет под большим давлением с малой скоростью.
Часто рулевое управление автомобиля снабжено гидравлическим, реже — электрическим усилителем руля. Вместе с тем при высокой скорости помощь водителю со стороны усилителя может оказаться вредной. Ведь водителю надо быстро, без задержек управлять машиной. Поэтому появились усилители руля прогрессивного действия — чем выше скорость, тем меньше их помощь.
В современном автомобиле уже почти нет узлов и систем, которые обходились бы без электроники. Так, специальное устройство — круиз-контроль — позволяет машине, словно авиалайнеру, работающему на автопилоте, двигаться с заданной скоростью без участия водителя. Датчик дождя, распознав его первые признаки, сам включает стеклоочиститель. Щетки работают тем быстрее, чем сильнее дождь.
Не удивишь теперь и бортовым компьютером. Цифры и слова на дисплее сообщат водителю, каков в данный момент расход топлива и на сколько километров хватит его запаса в бензобаке. Компьютер поможет выбрать кратчайший путь до пункта назначения. Тот же бортовой компьютер информирует о неполадках в машине, о приближении срока техобслуживания.
Электропитание автомобиля обеспечивает аккумулятор. По современным технологиям батарея аккумулятора вмонтирована в пластмассовый корпус. Крышка аккумулятора герметически приклеена к корпусу, что является гарантией против вытекания электролита во время эксплуатации. И корпус батареи, и общая сварная крышка с колпачками изготавливаются из высококачественного и кислотоустойчивого полипропилена.
Сухозаряженные аккумуляторы могут обладать высокой степенью сухой зарядки батареи благодаря специальной пропитке заряженных пластин. Это гарантирует использование аккумулятора уже через 30–40 минут после того, как залит электролит.
Каждая свинцовая пластина современной аккумуляторной батареи заключена в специальный «конверт». При эксплуатации автомобиля, а значит, и аккумулятора, в жестких условиях начинается разрушение заряженных пластин. При использовании «конверта» осадок не попадет на дно корпуса и не вызовет короткого замыкания и выхода аккумулятора из строя.
Применение новых технологий позволило повысить емкость и разрядный ток аккумулятора, что, в свою очередь, повышает качество эксплуатации автомобиля, особенно в наших климатических условиях. При этом размеры аккумуляторных батарей остались прежние.
Конечно, не бывает машины без тормозов. Принципиальная схема рабочей тормозной системы легкового автомобиля включает в себя две подсистемы — передние и задние тормозные механизмы и тормозной привод. В любом автомобиле имеются эти узлы, но конструктивно они могут быть решены по-разному, то есть с включением дополнительных агрегатов, улучшающих тормозную динамику автомобиля.