Изучаем конструкцию легкового автомобиля, сравниваем компоновочные схемы

Легковой автомобиль - всеми желанное и горячо любимое средство передвижения, на нём мы отправляемся по утрам на работу, он же привозит нас вечером уставшими домой. Без него никуда, без него и рыбалка не рыбалка, и охота не охота, и труд на даче не в радость. На автомобиле мы ездим за покупками, на природу, в отпуск и вообще везде. Мало кто задумывается при этом, как автомобиль устроен, из чего состоит и кем придуман. Мне почему-то думается, что цикл статей о конструкции легкового автомобиля будет вполне уместен в рамках этого уютного блога. И начну я от истоков, на данный момент меня интересуют компоновочные схемы автомобиля. Рассмотрим...

Что такое компоновочная схема автомобиля

Автомобиль - сложный технический продукт, производство современного массового автомобиля предполагает труд огромного количества людей, целых коллективов. Их усилия и взаимодействие необходимо тщательно спланировать и объединить, а значит, на начальной стадии изготовления этот продукт должен быть спроектирован, представлен на бумаге (или в памяти компьютера в современной парадигме) в виде чертежей, расчётов и технологических последовательностей. Такое проектирование обычно начинается с выбора компоновочной схемы и во-многом зависит от этого выбора.

Для начала давайте определимся... А что же такое компоновочная схема автомобиля и на что она влияет?

Давайте посмотрим на автомобиль сбоку. Мы увидим две колёсные пары, объединяющие колёса передней и задней осей соответственно, и кузов, внутри которого расположены различные агрегаты и пассажирский салон. Компоновочная схема определяет место и способ размещения агрегатов внутри кузова автомобиля, тип привода - на какую колёсную пару будет передаваться крутящий момент от двигателя, размеры и состав пассажирского салона, а также некоторые другие мелкие, но имеющие значение детали. От компоновки автомобиля зависит конструкция некоторых его агрегатов, технология их изготовления, последовательность сборки, а значит, и конечная себестоимость производства. В то же время, компоновка во многом определяет поведение автомобиля на дороге, влияет на устойчивость, склонность к заносу, комфорт и управляемость. И в конце концов, компоновка автомобиля определяет некоторые особенности его технического обслуживания и ремонта.

Типы компоновочных схем

В настоящее время встречаются легковые автомобили следующих компоновок:

1. Классическая схема, двигатель расположен спереди, продольно, привод на задние колёса или полный;

2. Двигатель расположен спереди, поперечно, привод на передние колёса или полный;

3. Двигатель расположен внутри колёсной базы, продольно, привод на задние колёса или полный;

4. Двигатель расположен сзади, за задней колёсной парой, привод на задние колёса.

Конечному пользователю автомобиля перед его покупкой в общем-то совсем не обязательно знать, как скомпонован его автомобиль, но чтобы не было неприятных сюрпризов на дороге, при техническом обслуживании или, не дай бог, ремонте автомобиля, лучше бы проявить любопытство и поинтересоваться, а где же у машины находится двигатель и какие колёса он крутит, передние, или задние, или и те и другие...

Классическая схема компоновки

Жители одной шестой части суши очень хорошо знакомы с классической схемой расположения агрегатов в кузове автомобиля. Именно по этой схеме были скомпонованы массовые Жигули, Москвичи и Волги. Каждый автолюбитель в Советском Союзе знал, что в его средстве передвижения двигатель расположен спереди, продольно и крутит задние колёса, все выписывали и читали журнал "За рулём".

У этой схемы есть как достоинства, так и недостатки. Многие автолюбители по собственному опыту знают, что недостатки этой схемы перевешивали вероятные достоинства. Я здесь употребил прошедшее время, потому что сегодня большинство современников в нашей стране имеют автомобили выполненные по другой компоновочной схеме.

Первый недостаток... Двигатель спереди, привод на задние колёса, а это значит, что между двигателем и колёсной парой кроме коробки перемены передач обязательно будет карданный вал с промежуточной опорой и двумя шарнирами и редуктор главной передачи с коническими зубчатыми колёсами. Кардан, если имеет дисбаланс, на высоких скоростях обязательно будет гудеть и вибрировать, что плохо сказывается на комфорте. Карданные шарниры в некоторых конструкциях требуют внимания при обслуживании и имеют ограниченный ресурс, что никак не может считаться достоинством, а в некоторых особо запущенных ситуациях это обстоятельство приносило горе-автомобилисту много хлопот и сердечной боли. Ну а кто знает, как гудит неисправный или плохо собранный редуктор главной передачи, для того классическая компоновка - самый страшный сон.

Второй недостаток... Двигатель, самый тяжелый агрегат автомобиля, расположен спереди, в результате чего задние колёса, на которые приходит вращение, оказываются недостаточно загруженными, центр тяжести автомобиля смещён вперёд. Эта особенность на зимней дороге, когда холодно и скользко, не раз играла злую шутку со многими владельцами подержанных BMW с мощным двигателем, особенно при движении на подъём или в глубоком снегу. Двигатель ревёт, колёса задней оси (оба или одно) вращаются и проскальзывают, машину таскает по дороге, и она в итоге совсем не едет и мечется из стороны в сторону как испуганный заяц. Так бывало...

Классическая схема компоновки считается архаичной и в современном автомобилестроении встречается главным образом на автомобилях в люкс сегменте, где производители не считаются с издержками, а потребители не особо обращают внимание на цену автомобиля и готовы платить за свои желания. Дорогие представительские автомобили F-класса традиционно имеют именно классическую заднеприводную компоновку. Продиктовано это следующим обстоятельством... Когда агрегат располагается продольно, автомобиль можно оснастить двигателем с большим количеством цилиндров в ряд - вплоть до шести. А рядные шести цилиндровые двигатели и V-образные двенадцати цилиндровые двигатели идеально сбалансированы, что в конечном итоге благостно отражается на комфорте уважаемых пассажиров. Установить же такой двигатель поперёк автомобиля - та ещё задача, на этом и основан выбор конструкторов.

Что касается забот владельцев таких транспортных средств... Они никогда не обслуживают свои "игрушки" самостоятельно, и про карданный вал, подвесную опору, шарниры и коническую зубчатую передачу вряд ли вообще знают. У них другие заботы... А производителю проще оснастить дорогой представительский автомобиль необходимым количеством электронных помощников, которые вполне успешно нивелируют проскальзывание колёс задней оси и склонность к заносу на скользкой дороге.

Особняком стоят выполненные по классической схеме полноприводные внедорожники и пикапы. У них проблема с проскальзыванием колёс задней оси на скользком покрытии вполне решается конструкцией межосевого и межколёсного дифференциалов. А вот повышенных издержек на техническое обслуживание и ремонт такого аппарата избежать пока никому не удавалось. Покупать такой автомобиль с рук и с большим пробегом тот ещё аттракцион.

Схема с передним приводом

Разместив двигатель спереди, конструкторам и технологам очень захотелось поставить его поперёк автомобиля, так, чтобы ось вращения коленчатого вала была параллельна оси вращения передней колёсной пары. В этом случае коробку передач и главную пару вполне можно совместить в одном узле, а от конических зубчатых колёс, производство которых не очень технологично, вообще избавиться. Про кардан и все прилагающиеся к нему неудобства тоже можно забыть, как про ночной кошмар. И однажды они сделали это, так появился на свет всеми нами любимый, практичный и неприхотливый современный переднеприводный автомобиль.

Эта схема компоновки считается более прогрессивной и имеет один единственный недостаток, который интересы автолюбителей не особо затрагивает и поэтому мало заботит их. Разместив двигатель поперёк автомобиля, конструктор ограничивает длину блока двигателя. С таким расположением пять цилиндров в ряд уже становятся проблемой компоновщика, а шесть - почти недостижимой целью. Стоит отметить конструкторов Volvo, этим талантливым затейникам удавалось поставить рядный шести цилиндровый двигатель поперёк, но обслуживать такую конструкцию в процессе эксплуатации крайне неудобно, тесно в моторном отсеке. Проблема решается просто, науке известен ещё и V-образный шести цилиндровый двигатель, поэтому этот недостаток поперечного расположения агрегата не сильно ограничивал производство и потребление, если покупателю хочется мощный двигатель, ему всегда есть из чего выбрать.

Зато автомобиль с поперечным расположением силового агрегата отлично управляется, не так склонен к заносу, меньше буксует на скользком покрытии и в снегу. Такой автомобиль проще обслуживать, он неприхотлив, надёжен и живуч. Сегодня автомобили этой компоновки выпускаются повсеместно самыми массовыми тиражами. При использовании такой компоновки производителю автомобиля совсем не сложно оснастить его полным приводом. Все известные на сегодня кроссоверы всех известных брендов как правило имеют расположенный спереди и поперечно силовой агрегат.

Следует отметить, что переднеприводная компоновка позволяет разместить двигатель и продольно. За примером ходить далеко не надо, автомобили Audi, начиная с Audi A4 имеют продольно расположенный силовой агрегат и привод на передние колёса. В модельной гамме этого концерна имеются седаны F-класса с полным приводом, и продольное расположение двигателя в автомобилях с передним приводом продиктовано скорее всего желанием унифицировать производственные мощности, но это всего лишь моя гипотеза, точная причина такого выбора мне не известна.

Всем нам хорошо знакомый Москвич-2141 тоже сочетал продольно расположенный силовой агрегат и передний привод. Злые языки поговаривают, что отечественные разработчики копировали его с какой-то модели Audi. По моему скромному мнению, они скорее всего были ограничены существующей элементной базой и технологическими возможностями производства, а средств на разработку совершенно новых для завода двигателя и трансмиссии им просто не предоставили, поэтому они и слепили из того, что было. Получилось, кстати говоря, весьма не плохо...

Двигатель в базе

Компоновка автомобиля с двигателем внутри колёсной базы выглядит очень привлекательно с точки зрения управляемости и баланса. Такой автомобиль очень стабилен на дороге, потому что имеет великолепное распределение массы по осям, центр тяжести не смещен ни назад, ни вперёд. Но в этом случае очень сильно страдает пространство пассажирского салона. Обслуживать расположенный в базе двигатель тоже крайне неудобно.

На сегодняшний день эта компоновочная схема используется только для производства спортивных суперкаров. Ferrari, Lamborghini, некоторые модели Porshe и прочие представители культа скорости и мощи исполнены именно по этой компоновочной схеме. Не практично, дорого, накладно. Зато быстро, громко и эффектно.

Здесь следует отметить некоторых японских автопроизводителей. Среди них тоже встречаются талантливые затейники, которые умудряются впихнуть двигатель в базу на совершенно повседневном однообъёмнике. Toyota Estima в своей первой инкарнации была построена именно по этой компоновочной схеме.

Двигатель сзади

Компоновка автомобиля с расположением двигателя за задней осью сегодня считается архаичной и почти не используется в современном машиностроении. Но есть исключения.

Отличительной особенностью автомобиля с двигателем расположенным в задней части является управляемость, такая машина несколько иначе ведёт себя в поворотах. Имея задний привод она имеет неплохое распределение массы по осям, задняя ось великолепно загружена массой двигателя, но при этом конструкция лишена главного недостатка заднего привода - кардана. По такой компоновочной схеме по сию пору строят Porsche 911 - гоночный автомобиль с особым характером. По такой схеме был исполнен Volkswagen Käfer - долгожитель автомобильной промышленности, его строили и успешно продавали с 1946 и вплоть до начала двухтысячных.

Представителем заднемоторной компоновки является и родной для многих жителей бывшего СССР Запорожец. Счастливые владельцы этого чуда техники очень хорошо изучили особенности конструкции, сложный и капризный механизм переключения передач, непослушную педаль акселератора, неуютное заднее сиденье, прямо за которым надсадно завывал как старый примус архаичный V-образный двигатель с воздушным охлаждением.

Заключение

Компоновка автомобиля вряд ли может заботить покупателя нового автомобиля из салона, тем более, если он планирует эксплуатировать машину ближайшие три года и после благополучно поменять на новый.

Если же автомобиль покупается всерьёз и надолго, или покупается бывшим в употреблении с неизвестным в этом случае пробегом, стоит обратить внимание на его компоновку и конструкцию в целом. Когда сам чинишь своё средство передвижения, в процессе всплывает множество тонких деталей, зная о которых, наверняка сделал бы иной выбор.