Движение автомобиля подчиняется не только определенным законам, но и прежде всего — воле водителя. Собственно говоря, законы движения автомобиля вступают в силу только после того или иного, правильного или неправильного, действия водителя. Водитель и конструктор должны учитывать и правильно применять законы движения автомобиля.
Органы управления автомобилем
Для управления движением автомобиля и работой его механизмов в распоряжение водителя даны:
которые посредством тяг, рычажков, тросов, жидкостных, электрических или воздушных приводов связаны с соответствующими механизмами автомобиля.
В настоящее время, перед водителем может иметься только два органа управления: руль и педаль скорости. На некоторых автомобилях сейчас часть органов управления либо устранена и заменена автоматами, либо пользование ими не обязательно в обычных условиях движения. Однако типовое устройство автомобиля, в особенности устройство грузового автомобиля, такое, что для изменения данного качества движения автомобиля приходится приводить в действие несколько органов управления.
В конечном счете водитель должен изменять только три особенности движения автомобиля:
- скорость
- развиваемое усилие
- направление
В изменении скорости и развиваемого усилия участвуют:
- педаль подачи топлива (акселератор)
- кнопки управления воздушной заслонкой (кнопка «подсоса») и дроссельной заслонкой карбюратора (кнопка «постоянного газа»)
- педаль сцепления
- рычаг переключения коробки передач
- педаль тормоза
- а также для пуска и остановки двигателя — замок зажигания, кнопка или педаль стартера
В изменении направления движения участвуют:
- рулевое колесо
- педаль сцепления
- рычаг переключения коробки передач
Особую группу органов управления составляют приборы:
Но эти приборы вспомогательные, не связанные непосредственно с движением автомобиля.
Рис. В изменении скорости движения и крутящего момента участвуют три педали, рычаг и две кнопки — вверху. В изменении направления движения участвуют рулевое колесо, одна педаль и один рычаг — внизу.
Пуск двигателя
Если источник энергии — карбюраторный двигатель, то он может начать работать только после того, как включено зажигание. Для этого ключ в замке зажигания поворачивают. О включенном зажигании свидетельствует не только положение ключа в замке, но и показания некоторых приборов на щите перед водителем или движение стрелок указателя уровня бензина, амперметра, термометра и манометра давления масла, которые до этого были неподвижными.
Чтобы двигатель заработал, в нужно нажать на кнопку стартера (ножную, ручную или объединенную с ключом зажигания). Электродвигатель передает вращение шестерне стартера, входящей в этот момент в зацепление с зубчатым венцом маховика, и маховик, а вместе с ним и вал двигателя начнут вращаться. Когда после одного-двух (иногда нескольких) оборотов вала двигателя в цилиндрах произойдут вспышки рабочей смеси и рабочие ходы, кнопку стартера нужно отпустить. Теперь двигатель работает сам. Если двигатель холодный или продолжительное время бездействовал, приходится прогревать его на богатой рабочей смеси, пользуясь при этом кнопкой управления воздушной заслонкой. После того как двигатель прогреется и начнет устойчиво работать на малых (холостых) оборотах, кнопку вдвигают в гнездо до отказа. Кнопкой управления воздушной заслонкой иногда пользуются и во время движения автомобиля, когда хотят путем кратковременного обогащения рабочей смеси резко увеличить эффективность работы двигателя, однако это не рекомендуется, так как в результате возможен преждевременный износ двигателя и нарушение нормальной работы системы питания двигателя.
Кнопкой управления дроссельной заслонкой пользуются еще реже — только если водителю по тем или иным причинам нужно оставить рабочее место, но необходимо поддерживать сравнительно высокие числа оборотов вала двигателя (например, если неисправен стартер).
Набор скорости, переключение передач
Как известно, в системе силовой передачи имеется несколько ступеней, чаще всего пять у легковых автомобилей и больше у грузовых. После небольшого разгона автомобиль может двигаться по ровной дороге на высшей (обычно так называемой прямой) передаче с различными скоростями, от минимальной до наибольшей. Для регулирования скорости водителю достаточно изменять подачу топлива и тем самым мощность и число оборотов вала двигателя; это достигается большим или меньшим нажимом на педаль подачи топлива. Можно представить себе автомобиль с двигателем, развивающим такую большую мощность и такой большой крутящий момент, что необходимость в понижающих передачах отпадает. Примером такого автомобиля может служить германская конструкция Майбах 1928 года, имевшая двигатель с рабочим объемом около 9 л, мощностью около 150 л. с. и крутящим моментом около 100 кгм. На таком автомобиле число органов управления, участвующих в изменении скорости, сводится к двум-трем: педали подачи топлива и тормозу (с приводом от педали и от рычага). Но размеры и вес двигателя, а следовательно всего автомобиля, резко возрастают с увеличением рабочего объема двигателя, автомобиль становится чрезмерно тяжелым, дорогостоящим. Поэтому подавляющая часть советских автомобильных двигателей рассчитана для движения автомобиля без понижающих передач только по ровной дороге и после разгона, а для разгона, движения на крутой подъем, преодоления плохих дорог приходится передаваемое от двигателя к колесам усилие увеличивать с помощью понижающих передач, что сопровождается соответственным уменьшением числа оборотов колес и снижением скорости.
Эти операции производит водитель, пользуясь рычагом переключения коробки передач. Если в конструкции отсутствуют специальные устройства для уравнивания числа оборотов (синхронизаторы), переключение передач невозможно (во всяком случае — бесшумное и безударное) без предварительного или одновременного отсоединения коробки передач от двигателя с помощью сцепления и регулирования числа оборотов ведущих шестерен посредством педали подачи топлива. Поэтому-то при переключении передач водитель вынужден не только выводить из зацепления и вводить в зацепление те или иные шестерни коробки передач, но и пользоваться при этом педалями сцепления и подачи топлива. На первый взгляд все эти действия могут показаться постороннему весьма сложными, но автомобилисты настолько освоились с ними, да и в конструкции современного автомобиля все устроено так целесообразно, что переключение передач не представляет ничего сложного, по крайней мере на легковых автомобилях и небольших грузовых. Доказательством тому служит широкое распространение среди водителей метода езды накатом, при котором без особой, казалось бы, нужды систематически в процессе движения по ровной дороге то выключают, то включают передачу. Это делается для получения некоторой экономии в расходе топлива и для снижения шума при движении. Если бы переключение передач было слишком сложным, водители не стали бы к нему прибегать ради малосущественных факторов.
Следует подчеркнуть, что переключение передач и все, что с ним связано, служит главным образом для регулирования тягового усилия в широких пределах. Изменение скорости только сопутствует изменению усилия. Регулирование скорости осуществляется в основном (кроме случаев разгона и очень медленного движения) регулированием оборотов вала двигателя различной подачей топлива.
Число оборотов при наибольшем крутящем моменте двигателя примерно вдвое меньше числа оборотов, соответствующих наибольшей мощности. Это значит, что при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора крутящий момент наибольший при сравнительно небольших мощности двигателя и скорости движения автомобиля, а при уменьшении или увеличении числа оборотов величина момента снизится.
Пропорционально моменту изменяется и тяговое усилие на ведущих колесах автомобиля. При езде с неполностью открытой дроссельной заслонкой всегда можно увеличить мощность, а следовательно момент двигателя, сильнее нажав на педаль, т. е. увеличив подачу топлива.
Рис. Наибольший крутящий момент двигатель развивает при сравнительно небольшом числе оборотов
До сих пор говорилось об увеличении скорости или о сохранении постоянной скорости. Но бывают обстоятельства, при которых скорость автомобиля должна быть снижена. Для этого водитель может использовать разные приемы.
Снижение скорости автомобиля
Первый прием — уже упомянутый накат, т.е. движение по инерции с выключенной передачей. Если дорога ровная, автомобиль постепенно замедляет ход, пока не остановится, причем вначале скорость мало отличается от той, что была перед накатом. Накатом пользуются, помимо уже упомянутого, перед заранее предусмотренной остановкой автомобиля, при приближении к перекрестку. Попутно отметим, что накат не рекомендуется применять на скользкой дороге, так как при этом устойчивость автомобиля может нарушиться, а также на крутых, в особенности, неполностью обозреваемых спусках, так как в этих условиях автомобиль развивает иногда скорость, большую, чем первоначальная, и движение становится небезопасным.
Второй прием — торможение двигателем, т.е. движение по инерции, но с включенной передачей и малой нагрузкой двигателя (без нажатия на педаль подачи топлива). Смысл торможения двигателем сводится к тому, что накопленная энергия теперь тратится на преодоление трения в механизмах силовой передачи и особенно двигателя. Это очень надежный прием замедления движения, в особенности важный на скользкой дороге и на спусках. Наибольший эффект торможения получается, если включить понижающую передачу и уменьшить подачу топлива. Здесь переключение передач на понижающую служит не для увеличения момента, а для увеличения числа оборотов вала двигателя и потерь на трение в нем. Преимуществом торможения двигателем является еще и то, что оно может продолжаться длительное время, не нагревая тормозов и не изнашивая тормозных накладок. Кроме того, при торможении двигателем (не считая случаев перехода на низшую передачу) водителю нужно только уменьшать подачу топлива.
Рис. Повороты рулевого колеса передаются передним колесам через вал, рулевой механизм и систему тяг
Третий прием замедления хода — торможение с помощью колесных тормозов, которые приводятся в действие от педали. Торможение применяется чаще всего для кратковременного и вместе с тем достаточно резкого замедления хода — при появлении опасности, для остановки автомобиля после замедления хода иными средствами и т. д. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, неподвижные тормозные колодки прижимаются к вращающемуся тормозному барабану или диску. Между колодками и барабаном (или диском) возникает трение; колодки и барабан (или диск) от трения нагреваются. Накопленная движущимся автомобилем энергия расходуется уже не на дальнейшее движение, а в значительной мере на трение и образование тепла, и автомобиль замедляет ход.
Наконец, кроме перечисленных приемов, водитель может пользоваться рычагом ручного стояночного тормоза, привод от которого осуществляется на тормоза задних колес или на тормоз на валу силовой передачи.
Движение задним ходом
Для включения заднего хода водитель, после остановки автомобиля, с помощью рычага переключения коробки передач и педали сцепления вводит между шестернями промежуточного и вторичного валов коробки передач дополнительную шестерню и этим изменяет направление вращения ведомого вала. Тем самым изменяется и направление вращения колес.
Изменение направления движения
Изменения направления движения, т. е. поворота автомобиля, водитель достигает вращением рулевого колеса. Механизмы рулевого привода передают вращение штурвала левому и правому передним колесам, поворачивая их на некоторый угол и тем самым направляя автомобиль влево или вправо.
Акселера́тор (от лат. accelero «ускоряю»), ускори́тель, «газ» — регулятор количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания у автомобиля или мотоцикла. Предназначен для изменения частоты вращения вала двигателя (скорости движения транспортной машины).
Часто в разговорной речи акселератором неправильно называют педаль управления системой питания двигателя.
При нажатии на педаль акселератора у карбюраторных двигателей пропорционально углу нажатия открываются заслонки в карбюраторе, регулирующие количество подаваемой топливно-воздушной смеси в двигатель. Рост количества горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, ведет к росту давления сгорания внутри. Это ведет к увеличению вращающего момента. Если нагрузка не возрастает, то увеличивается частота вращения коленчатого вала.
На двигателях, оснащенных инжекторами, нажатие педали акселератора механически передаётся на подвижный сектор перемещения воздушной заслонки во впускном тракте двигателя, что в результате приводит к перемещению плунжера воздушного расходомера, увеличивающего подачу топлива, впрыскиваемого через форсунки.
Если двигатель управляется электронным блоком управления (ЭБУ, «процессором»), то педаль акселератора не связана механически с двигателем, так как на педали или вблизи её установлен т.н. датчик позиции дроссельной заслонки (датчик углового перемещения педали газа), либо магнитометрический, либо резистивный; в обоих случаях электрический сигнал с датчика поступает непосредственно в электронную систему управления двигателем. Дроссельная заслонка в воздушном трубопроводе впускной системы в этом случае перемещается посредством сервомотора, пропорционально поданному в неё электрическому сигналу.
На дизельных двигателях педаль акселератора связана с регулятором насоса высокого давления, при этом меняется цикловая подача и мощность на валу.
На газотурбинных двигателях термин акселератор не применяется. Ручка управления двигателем (РУД) в кабине выполнена в виде рычага с фиксированными положениями режимов работы двигателя и связана системой тросов или тяг с топливной аппаратурой двигателя — командно-топливным агрегатом (КТА) или насосом-регулятором (НР), установленным непосредственно на самом двигателе (т. н. оболочке). КТА или НР являются в техническом плане очень сложными и дорогостоящими прецизионными гидромеханическими или чаще электрогидромеханическими агрегатами (в агрегате используются различные электроклапаны и заслонки, управляемые внешними электронными системами), управляющими подачей топлива в двигатель на различных режимах его работы. Иногда применяется электодистанционное управление двигателем: в этом случае никакой механической связи РУД с топливной аппаратурой двигателя нет.
Педаль – подача – топливо
Для разъединения передачи водитель снимает ногу с педали подачи топлива . При этом разгруженная кулачковая муфта перемещается из положения, соответствовавшего прежней передаче, в новое положение. Если при последующем включении кулачковой муфты имеется разница в числах оборотов сопрягаемых частей муфты, то плоские скосы на торцах кулачков будут препятствовать включению до тех пор, пока в результате изменения числа оборотов двигателя не удастся достигнуть одинаковой скорости вращения соединяемых частей муфты. [16]
Когда двигатель работает при холостом ходе, педаль подачи топлива отпущена и рычаг управления подачей установлен так, что палец нижнего рычага его упирается в уступ прорези кулисы ограничителя ( фиг. [17]
Управление подачей топлива осуществляется водителем при помощи педали подачи топлива и центробежного регулятора числа оборотов, которые соединены системой тяг, валиком и рычагами с рейками насосов-форсунок. [18]
В этом режиме дроссельная заслонка карбюратора закрыта ( педаль подачи топлива полностью отпущена), частота вращения коленчатого вала двигателя превышает частоту вращения его самостоятельного холостого хода. [19]
Если при включенной второй ступени уменьшается нажатие на педаль подачи топлива , то шестерня 9 также начнет вращаться, в результате чего реактивная сила на планетарной передаче изменяет свое направление на обратное. На поперечном валу 8 установлен механизм свободного хода, и вся планетарная передача будет вращаться в том же направлении, что и шестерня 7, но быстрее ее. [20]
Рычаг управления подачей топлива системой тяг соединен с педалью подачи топлива . Рычаг-ограничитель своим пальцем входит в вырез кулисы 16, на малых оборотах упирается в выступ выреза 21 и ограничивает уменьшение подачи топлива. Рычаг 17 жестко соединен с кулисой и с помощью троса и кнопки служит для остановки двигателя. [21]
Как уже упоминалось, водитель может также, пользуясь педалью подачи топлива , изменить скорость вращения коленчатого вала. При нажатии на педаль рычаг 10 повертывается, натяжение пружины 8 увеличивается, и под ее действием рычаг 5 также повертывается, перемещая пяту 2 и рычаг 13 с рейкой 15 в сторону увеличения подачи. [22]
Как уже упоминалось, водитель также может, пользуясь педалью подачи топлива , изменить скорость вращения коленчатого вала. [23]
Дл я увеличения оборотов коленчатого вала двигателя водитель нажимает на педаль подачи топлива . При этом рычаг управления / перемещается вправо, с рычагом управления перемещается рычаг 3 пружины, который тянет за собой пружину 6 регулятора, увеличивая ее усилие. [25]
После этого необходимо плавно опустить сцепление и одновременно, нажимая на педаль подачи топлива , увеличить обороты коленчатого вала двигателя. [26]
Для остановки автогрейдера с механической трансмиссией необходимо замедлить скорость движения, сбросив педаль подачи топлива , выжать сцепление и включить рычаг коробки в нейтральное положение. Затем следует остановить машину с помощью тормозов, а двигатель заглушить согласно инструкции по эксплуатации. [27]
При действии регулятора осьюповорота дифференциального рычага является палец кривошипа, а при действии педали подачи топлива осью поворота дифференциального рычага является палец коленчатого рычага регулятора. [28]
Всережимный регулятор служит для автоматического поддержания постоянной угловой скорости коленчатого вала двигателя соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке. Кроме того, всережимный регулятор устанавливает минимальную угловую скорость коленчатого вала на режиме холостого хода и ограничивает максимальную угловую скорость. [29]
Остановка двигателя осуществляется тросовым приводом, действующим на скобу регулятора ( независимо от положения педали подачи топлива ), что прекращает подачу топлива к форсункам двигателя. [30]