Автомобиль для междугородных поездок

К автомобилям, предназначенным для междугородных поездок, предъявляются особые, повышенные требования в отношении комфортабельности пассажиров, которые вынуждены находиться в таких автомобилях длительное время. Пассажирский салон должен быть просторным, сиденья тщательно проработанными с анатомической точки зрения, а сам автомобиль оснащен более совершенной подвеской. Эффективность подрессоривания автомобиля зависит от отношения подрессоренных масс к неподрессоренным; это отношение бывает более благоприятным у больших автомобилей. Частота колебаний кузова правильно подрессоренного автомобиля желательна быть низкой в пределах 50-60 колебании в минуту. Это требование проще выполнить у больших автомобилей, у которых отношение масс в нагруженном и ненагруженном состоянии не так велико.

После столкновения тяжелого автомобиля с легким результирующая скорость обоих автомобилей будет направлена в сторону движения более тяжелого автомобиля. Это значит, что на более легкий автомобиль будет действовать большее по величине отрицательное ускорение, т. е. более опасное для пассажиров. Иными словами, с точки зрения безопасности тяжелый автомобиль имеет определенные преимущества. Это подтверждается статистическими данными по травмам, полученным в США. Однако статистика не совсем точно отражает действительное положение дел, так как не учитывает то, что на малых автомобилях чаще ездят более молодые люди; их травматизм в значительной мере обусловлен более быстрой и рискованной манерой езды. Малые автомобили также чаще уходят с дороги. Это вызвано тем, что водитель малого автомобиля инстинктивно предпочитает уйти с дороги, чем столкнуться с более тяжелым противником. Для того чтобы хотя бы частично уравнять условия при столкновении, легкий автомобиль должен иметь легко деформируемые элементы конструкции; они как бы увеличивают путь пассажира от момента столкновения до полной остановки и уменьшают возможные отрицательные ускорения. С экономической точки зрения увеличение массы автомобиля невыгодно. Чем больше масса автомобиля по отношению к полезной нагрузке, тем выше расходы на его эксплуатацию. Поэтому в Европе междугородный автомобиль меньше по величине, чем в США. Эта тенденция скорее проникает из Европы в США, чем наоборот. Однако реализация правил, касающихся безопасности автомобиля, во всех случаях предусматривает увеличение его массы.

Очень важно, чтобы междугородный автомобиль мог развивать высокую скорость. С этим связано стремление свести к возможному минимуму площадь лобового сопротивления и улучшить аэродинамические характеристики кузова автомобиля. По этой причине большие автомобили, как правило, ниже малых. Необходимость обеспечить хорошую обзорность вперед заставляет уменьшить высоту капота, но у больших автомобилей этому препятствуют габариты двигателя. Так, высота широко распространенных V-образных восьмицилиндровых двигателей значительно увеличивается за счет карбюратора с воздухоочистителем, которые с трудом размещаются под капотом. Большие преимущества в этом отношении дает система впрыска топлива, которая позволяет упразднить карбюратор, а значит и уменьшить высоту двигателя, не говоря уже о ряде других достоинств этого вида смесеобразования, о которых будет сказано далее.

Автомобили для междугородных поездок чаще всего бывают пятиместными. При этом впереди размещают два отдельных сиденья с надежной системой крепления ремней безопасности. У самых больших автомобилей ширина достигает 2 м. При меньшей ширине трудно обеспечить сочетание необходимой боковой жесткости кузова и достаточной деформируемой защитной зоны на случай бокового наезда.

Очень важной проблемой остается снижение шума внутри салона, так как шум способствует более быстрому утомлению водителя и пассажиров. Работа двигателя и трансмиссии должна быть максимально бесшумной, что не снижает требований к звукоизоляции салона. Звукопоглощающие материалы достаточно тяжелы, я это еще одно препятствие к снижению массы автомобиля; особенно остро стоит проблема применительно к малым автомобилям. Проводится обширные исследования по оптимальному размещению звукопоглощающих материалов для получения максимального эффекта при минимальном количестве и массе покрытий. Большую роль с точки зрения уменьшения шума в салоне автомобиля играет конфигурация внутренних панелей кузова, а также обивка стен и потолка пассажирского салона. Замкнутые объемы, например багажник, расположенный в задке, часто являются источником шума в салоне. В свою очередь, противопожарная стенка может дополнительно выполнять функции шумопоглощающего элемента. Для снижения корпусного шума некоторые пространственные панели изготовляют из двойных металлических листов, прокатанных вместе; они хорошо глушат шум, так как при звуковых колебаниях, отдельные листы несколько перемещаются относительно друг друга, возникающее при этом между ними трение гасит вибрации.

У городского автомобиля важным параметром является его длина, чтобы упростить паркование, стоянку на улице и маневрирование в транспортном потоке. У автомобилей для междугородных поездок одной из важных характеристик является площадь лобового сопротивления, определяющая его максимальную скорость и экономичность. Вместе с тем длина автомобиля может быть несколько большей, но не ради увеличения длины пассажирского салона, а ради увеличения защитных деформируемых зон спереди и сзади.

Компоновочная схема автомобиля для междугородных поездок (Опель) показана на рис. 1. Центральная часть автомобиля — «ядро» включает в себя пассажирский салон, который имеет большую жесткость и представляет собой безопасную, не деформируемую при столкновении скорлупу. На нем спереди и сзади установлены балки мостов и агрегаты трансмиссии, которые в случае аварии деформируются, защищая экипаж от травм. Спереди и сзади кузова имеются наименее жесткие элементы конструкции, выполненные в виде энергопоглощающих бамперов с большим рабочим ходом. Они предохраняют от последствий мелких столкновений, случающихся в условиях напряженного городского транспортного потока. Описанные выступающие части увеличивают длину автомобиля, мало влияя на его массу, так как незначительны по весу. Там же могут располагаться багажники, которые, однако, не должны увеличивать жесткость кузова.

Рис. 1. Компоновочная схема автомобиля для междугородных поездок

Безопасный автомобиль Опель имеет жесткое «ядро» — пассажирский салон,
податливые заднюю и переднюю части и бамперы.

Большое внимание автоконструкторов уделяется использованию внутреннего пространства салона. Основным при этом является пространство для двух рядов удобных сидений. Необходимо также обеспечить размещение достаточно емкого багажника. Существуют различные способы универсального использования пространства салопа. Особенно это возможно в автомобилях с дверью в задке, которая обеспечивает удобный доступ в багажник и позволяет перевозить крупногабаритные, нескладывающиеся грузы. Из этих соображений возможны различные схемы установки задних сидений, которые при необходимости могут быть и сняты. На рис. 2 показаны различные варианты использования внутреннего пространства салона автомобиля Рено 16.

Рис. 2. Различная компоновка пассажирского салона автомобиля для междугородных поездок

Смещение задних сидений до предела вперед или их съем позволяет увеличить емкость багажника. Установка же задних дверей позволяет сделать автомобиль универсальным, многоцелевым; его эксплуатационные характеристики приближаются к характеристикам автомобилей типа «универсал», хотя внешний вид машины при этом несколько страдает. Такая форма кузова особенно популярна в Европе для автомобилей малого и среднего класса.

Одной из главных причин распространения автомобилей с передним приводом является возможность получения вместительного багажника с низким полом, что в сочетании с задними дверями позволяет перевозить крупногабаритные грузы. Однако необходимо учитывать то, что при полной загрузке переднеприводного автомобиля с таким багажником его передние, ведущие колеса разгружаются.

Для рационального использования внутреннего пространства салона важно правильное размещение силового агрегата (двигателя со сцеплением и коробкой передач). При классической, заднеприводной схеме с передним расположением двигателя его стремятся сделать максимально коротким, что лучше всего достигается при V-образном расположении цилиндров, в том числе и у двигателей с малым числом цилиндров, например, 4 и 6. Этим методом особенно часто пользуется фирма Форд. V-образные двигатели несколько сложнее конструктивно. Для того чтобы тоннель для карданного вала в полу автомобиля не оказался слишком высоким, ось двигателя наклоняют назад, а выходной вал коробки передач делают длиннее, что позволяет не только укоротить карданный вал, но и расположить его ниже. В случае необходимости карданный вал выполняют составным, разделенным на два более коротких (рис. 3).

Рис. 3. На автомобиле Фиат 132 карданный вал разделен на два коротких

Такие более короткие валы легче балансировать; они имеют более высокие критические частоты вращения; расчлененный карданный вал позволяет лучше использовать внутреннее пространство кузова.

Более удачной является компоновочная схема, при которой двигатель расположен вблизи ведущего моста, благодаря чему отпадает необходимость в длинном соединительном вале, расположенном под полом автомобиля. Но и в этом случае размещение длинного рядного двигателя впереди представляет определенные сложности, поэтому конструкторы ищут другие решения. О наклоне осей цилиндров рядного двигателя с целью снижения высоты капота уже было упомянуто. Однако больше преимуществ с точки зрения уменьшения длины моторного отсека имеет поперечное расположение рядного двигателя. Вариант такого решения — шестицилиндровый двигатель Остин — изображен на рис. 4, где хорошо видно расположение коленчатого вала и главной передачи. Поскольку речь идет о переднеприводном автомобиле, двигатель лишь слегка выступает за передний мост и не препятствует пластической деформации передней части кузова в случае удара.

Рис. 4. Шестицилиндровый двигатель Остин 2200, устанавливаемый
поперек автомобиля с коробкой передач и главной передачей в одном агрегате (журнал The Autocar)

Радиатор в этом случае может быть установлен сбоку, с проходом потока воздуха под одним из крыльев автомобиля, или может быть расположен спереди, поперек автомобиля, т. е. обычным способом. При такой компоновке, однако, затруднен механический привод вентилятора от коленчатого вала с помощью обычно применяемой клиноременной передачи. Однако все чаше стали применять независимый привод вентилятора от электродвигателя, что позволяет гораздо проще и надежнее поддерживать необходимый тепловой режим двигателя путем включения и выключения электродвигателя по мере необходимости. При обычной дорожной эксплуатации двигателя благодаря скоростному напору, как правило, бывает достаточно воздуха для охлаждения, так что электродвигатель привода вентилятора включается лишь кратковременно, когда двигатель работает на режиме повышенной нагрузки (рис. 5).

Рис. 5. Вентилятор двигателя Хонда Цивик, устанавливаемый
поперек с электроприводом

Если рядный двигатель установлен впереди по оси автомобиля, то он сильно выдвинут вперед, и передний мост перегружается; если же его сместить назад, он начинает внедряться в пространство пассажирского салона, что ведет к резкому увеличению шума в салоне.

Положение можно исправить, если вывести ведущие валы поперек двигателя. В этом случае двигатель и коробка передач устанавливаются по обычной схеме, а выходной вал коробки направлен в сторону двигателя, к главной передаче, расположенной сбоку от картера двигателя. Иллюстрацией такого компоновочного решения может быть двигатель Фольксваген (NSV) K70 (рис. 6).

Рис. 6. Конструкция ведущей оси автомобиля Фольксваген

При заднем расположении двигателя его чаще всего устанавливают вдоль оси автомобиля, главная передача при этом размещается между сцеплением и коробкой передач. У малых двигателей реализовать такую компоновочную схему не представляет трудностей, при этом достигается равномерное распределение нагрузки на оба моста. С пространственной точки зрения такая компоновка также имеет ряд преимуществ, поскольку коробка передач помещается за задними сиденьями. Доступ к двигателю сзади вполне свободный, и только сбоку от двигателя остается свободное, неиспользованное пространство. При наклонном расположении двигателя удалось установить радиатор рядом с ним, что позволило получить более благоприятное распределение нагрузок на оси. Пример размещения главной передачи под положенным на бок двигателем показан на рис. 7.

Рис. 7. Под горизонтально расположенным двигателем много места
для поперечного вала задней полуоси

У больших автомобилей с задним расположением двигателя желательно сместить заднюю ось как можно дальше назад, чтобы максимально ее разгрузить. Некоторое смещение заднего моста у автомобилей классической компоновочной схемы можно обеспечить, установив под углом полуоси. В этом случае оба карданных шарнира полуосей работают под определенным углом, который, однако, не должен быть слишком большим. При необходимости расположить ведущий мост под двигателем применяют ту же схему, как показано на рис. 6.

Если двигатель, расположенный сзади, полностью положен на бок, пространство над ним можно использовать для багажника. Такая компоновка принята, например, на автомобиле Фиат 500 Жардиньера. Поперечное сечение этого двигателя показано на рис. 8.

Рис. 8. Поперечный разрез двигателя Фиат 500 Жардиньера

Размещением вентилятора напротив масляного картера достигается рациональное использование пространства моторного отсека. На рис. 9 приведено сравнение двух самых малых автомобилей типа «универсал» — Фиат Жардиньера и ВМС 850 (Бритиш Мотор Корпорэйшн).

Рис. 9. Сравнение размеров автомобилей Фиат Жардиньера и ВМС 850

Косой штриховкой показано пространство багажника, а штриховкой крест-накрест — пространство для агрегатов автомобиля. У автомобиля Жардиньера багажник может быть размещен и сзади над двигателем, и спереди, тогда как у автомобиля ВМС 850 — только сзади. Запасное колесо у автомобиля Фиат Жардиньера хорошо доступно спереди, тогда как у автомобиля ВМС оно кладется на дно багажника.

Возможность горизонтальной установки рядного четырехцилиндрового двигателя (Шкода 1100) и размещение радиатора сбоку от него показаны на рис. 10.

Рис. 10. Радиатор системы охлаждения с вентилятором рядом с горизонтально установленным двигателем

В этом случае необходимо также сильно наклонить большой радиатор, чтобы рационально использовать подкапотное пространство. Вариант вывода ведущего вала из картера сильно наклоненного двигателя показан на рис. 7. Главная передача при этом образует самостоятельный агрегат, хорошо доступный сбоку от двигателя. Для того чтобы карбюратор не увеличивал высоту двигателя, желательно провести впускной трубопровод под двигателем или применить систему впрыска топлива.

Минимальная высота двигателя в любом случае ограничена габаритами маховика. Его диаметр определяет размеры масляной ванны под картером двигателя, которая должна иметь достаточную емкость, чтобы шатуны касались зеркала ванны при обычных углах наклона автомобиля. Затруднения возникают с размещением впускного трубопровода и карбюратора. На рис. 11 показан четырехцилиндровый невысокий двигатель с воздушным охлаждением благодаря использованию горизонтально установленных карбюраторов. Высота двигателя Фольксваген 1500 также очень мала благодаря тщательной и рациональной компоновке двигателя, установке вентилятора на носке коленчатого вала; все это позволило разместить багажник над моторным отсеком.

Рис. 11. Низкий двигатель воздушного охлаждения с горизонтальным
расположением цилиндров (оппозитный двигатель)

Инструмент для обслуживания двигателя и контроля его работы желательно размещать на задней крышке капота в легкодоступном месте. Доливать масло и проверять его уровень у автомобиля Фольксваген можно, не вынимая багажа и не снимая пола багажника. Необходимо также обеспечивать надежную теплоизоляцию багажника от моторного отсека.

Двигатель переднеприводного автомобиля Пежо установлен поперек с сильным наклоном оси цилиндров, а главная передача расположена под двигателем (рис. 12).

Рис. 12. Поперечно расположенный двигатель Пежо с наклонными цилиндрами
и главной передачей, размещенной под ним

У больших автомобилей почти исключительно применяется классическая компоновочная схема — переднее расположение двигателя и привод на задние колеса. Большая масса автомобиля по отношению к полезной нагрузке облегчает задачу хорошего подрессоривания автомобиля.

Большие автомобили более удобны со всех точек зрения. Они хорошо приспособлены для длительных поездок с высокой скоростью и не вызывают усталости пассажиров, так как оснащены совершенной и эффективной подвеской и удобными сиденьями. Уровень шума внутри салона также должен быть минимальным. Очень часто такие автомобили оборудуют системой кондиционирования воздуха. Охладительные установки, входящие в нее, сложны и крупногабаритны и должны иметь высокую производительность. Управление автомобилем должно быть максимально облегчено и упрощено использованием сервосистем для управления тормозами, переключения передач, привода рулевого управления, а также изменения положения сидений и подъема и опускания стекол. Для уменьшения сопротивления воздуха высоту автомобиля по-прежнему стремятся уменьшить до пределов удобной посадки и выхода из автомобиля. Это не удается сделать без значительного выступания коробки передач и туннеля карданного вала внутрь салона автомобиля — одна из причин, по которой приходится отказываться от установки трех сидений спереди. Проникновение коробки передач в пространство пассажирского салона удается иногда замаскировать опущенной вниз современной панелью приборов, как показано на рис. 13. Для пассажиров, едущих на задних сиденьях, иногда устанавливают телевизор.

Рис. 13. Крышка коробки передач автомобиля БМВ соединена в одно целое с центральной частью панели приборов

в раздел «Автосалон — описания, технические характеристики автомобилей»

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: