Denne artikel beskæftiger sig med funktion bil som helhed eller mere nøjagtigt med driften af et motorkøretøj såvel som dens forskellige organer, periferiudstyr og essentielle elementer.
Dukkede op i det XIX th århundrede, på et tidspunkt hvor de fleste maskiner fungerer ved hjælp af dampmaskiner eller elektriske motorer , den bil har hurtigt avancerede og mere komplekse - takket være den forbrændingsmotor - for at øge ydeevnen. Forbruger- eller forsyningsvarer, det har været genstand for adskillige innovationer, der i knap mere end et århundrede har forstyrret dets drift og det samfund, der skabte det.
Bilen består af et chassis udstyret med fire hjul og et karrosseri, der udgør et lukket passagerrum med sæder , så folk kan transporteres i siddende stilling.
Det drives normalt af en forbrændingsmotor . En eller flere elektriske motorer kan også fungere sammen med varmemotoren eller endda udskifte den helt. Den mekaniske kraft, der leveres af motoren / motorerne, transmitteres til mindst 2 hjul, der understøtter køretøjet og muliggør dets bevægelighed. Den forbrændingsmotor drejningsmoment er transmitteret af transmissionskomponenter , herunder nedsættelse variabel gearkasse ( gearkasse ).
De suspensioner på deres side tilvejebringe en elastisk forbindelse mellem chassiset og hjulene, selv forsynet med dæk , sammen, således at vognen at afbøde ujævnheder i vejen og give en vis mængde greb. At sikre opbremsning og standsning af køretøjet, en friktion bremsning systemet er inkorporeret i hjulene, undertiden i transmissionselementerne.
Kontrolinstrumenter og kontrolelementer såsom rattet , pedalerne , et speedometer eller omdrejningstæller tillader kørsel af bilen. Den tanken tillader lagring af brændstoffet nødvendige for driften af varmemaskinen, mens en eller flere batterier levere strøm til de elektriske komponenter. Endelig elementerne af komfort ( klimaanlæg , bil radio , osv ) og sikkerhed ( belysning , ABS , osv ) er tilbehør i stadigt stigende antal.
Motorisering er det grundlæggende element i bilens funktion. Ved at omdanne ikke-mekanisk energi - normalt kemisk eller elektrisk - til mekanisk energi , producerer det arbejde, der er i stand til at sætte bilen i bevægelse. Dens ydeevne måles generelt i form af effekt ( hestekræfter eller kilowatt ) og drejningsmoment ( Newton-meter ).
De fleste bil ved indgangen til det XXI th århundrede, er drevet af en forbrændingsmotor , også kendt i Frankrig almindeligt, men fejlagtigt forbrændingsmotor . Denne motor transformerer den kemiske energi fra et brændstof, der blandes med luft, producerer forbrænding, sidstnævnte genererer en stor mængde gas og termisk energi, som delvist omdannes til mekanisk energi gennem et forbindelsesstang-krumtapsystem . Det flydende brændstof bringes fra tanken til motoren ved hjælp af en elektrisk pumpe (moderne elektronisk styret motor) gennem et rør og et brændstoffilter . Når brændstoffet er gasformigt, når det frem til motoren gennem en regulator .
Forbindelsesstang-krumtapsystem fungerer efter følgende princip: et stempel, hvorpå trykket fra gasserne, der skyldes antændelsen af brændstoffet, udøves, driver en forbindelsesstang, der, forbundet til en krumtapaksel , genererer en rotationsbevægelse af sidstnævnte, som genererer et par. Varmemotoren består generelt af flere forbindelsesstang-stempelsamlinger, der er forbundet med den samme krumtapaksel. Som med enhver stempelmotor er der mange mulige cylinderkonfigurationer.
Der skelnes mellem to hovedtyper af forbrændingsmotorer: gnisttændingsmotorer og dieselmotorer . Disse to kategorier af motorer skelnes hovedsageligt af typen af carbonhydrider, der anvendes til brændstof, metoden til gastænding (brændstof) og deres ydeevne. Den teoretiske effektivitet af bilvarmemotoren varierer mellem 30 og 45%. Disse relativt lave værdier kan forklares ved, at en del af den kemiske energi går tabt: ved pumpning, i mekanisk friktion og i varme. Sidstnævnte evakueres i udstødningsgasserne - produkter fra forbrændingen af brændstoffet - men også af motorens kølesystemer (luft / vand, luft / oliebytter) kaldet radiatorer .
Optrådte i 1834 og blev populær takket være Jamais Contente 's hastighedsrekord . Den elektriske bil fik fart i slutningen af 1990'erne, fordi dens miljøpåvirkning i princippet er lavere end en "termisk" bil og dens mere støjsvage, mindre forurenende og meget fleksible drift . En eller flere elektriske motorer tilvejebringer delvis eller total fremdrift af bilen.
Disse motorer trækker deres energi fra et akkumulatorbatteri . Under accelerationsfaserne omdanner motorerne den elektriske energi til arbejde ("motor" -fasen), mens de under de regenerative bremsefaser omdanner køretøjets kinetiske energi til elektrisk energi ("generator" -fase), der genoplader køretøjet. Tovejs effektelektronik styrer udvekslingen mellem motorerne, generatorerne og batteriet. Varianter af det klassiske elektrokemiske akkumulatorbatteri, der leverer elektrisk energi, er under udvikling, især brændselscellesystemer .
To typer elmotorer kan drive en bil: AC-motorer og DC-motorer . Alle disse motorer er sammensat af en rotor (roterende del) og en stator (fast del). På en forenklet måde overføres den elektriske energi til rotorens og / eller statorens spoler eller viklinger, som ved magnetisk induktion med magneterne eller elektromagneterne i den anden del genererer rotorens rotation ("motor, trækkraft ”Fase). Når elektriske maskiner er reversible, opretholder bilens kinetiske energi rotorens bevægelse, som ved magnetisk induktion med statoren producerer elektrisk energi såvel som et proportionalt bremsemoment ("generator, bremsning" -fase).
Som navnet antyder, er en hybrid drivlinje en sammenhæng mellem to typer drivlinjer for at kombinere deres styrker og slette deres fejl. De to typer motorer er installeret på køretøjet, et indbygget computersystem kombineret med kraftelektronik styrer deres komplementaritet samt de tilgængelige ressourcer i henhold til krav og begrænsninger.
Selvom denne type motor er mere kompleks til design og fremstilling, er den mere økologisk end konventionelle motorer. Især tillader det, at kulilte (CO) og forskellige forurenende stoffer udledes væsentligt lavere end for en varmemotor alene. Den mest åbenlyse fordel er ikke-forurening fra udstødningsgasserne , fordi varmemotoren ofte stoppes på de steder, hvor disse emissioner har de mest skadelige konsekvenser - f.eks. Trafikpropper i byen - elmotoren kan køre alene. en bestemt hastighed medmindre selvfølgelig batteriet er afladet. I dette tilfælde begynder varmemotoren at flytte køretøjet og genoplade batteriet. Sammenlignet med en udelukkende elektrisk motor er batteriet meget lettere (10–20 gange), og det eksisterende brændstofdistributionsnet er tilstrækkeligt til dets samlede autonomi.
Motoren, elektrisk eller termisk, giver moment på sin udgående aksel. Dette drejningsmoment skal overføres til hjulene for at muliggøre bevægelse af bilen. De forskellige transmissionskomponenter - gearkasse, aksler og differential - udfører denne funktion.
På visse elektriske køretøjer og visse hybrider er specialdesignede elektriske motorer direkte integreret i hjulnavene, hvilket eliminerer behovet for tung og kraftfuld transmission til den elektriske del.
Den Gearkassen er en af de organer, der tillader optimal holde hastigheden motor uanset rejsehastighed af et køretøj, hældningen på vejen og belastningen bæres. I tilfælde af forbrændingsmotor gør det frem for alt det muligt at tilpasse det tilgængelige motormoment til førerens behov. En gearkasse er traditionelt koblet til motoren ved hjælp af en kobling , et element der tillader transmission midlertidigt at blive isoleret fra motoren (når den står stille eller under gearskift ).
En gearkasse er en samling af bevægelige og faste tandhjul på aksler, lukket i et forseglet hus og smurt ved stænk eller under tryk . Dette system gør det muligt at ændre gearforholdet - forholdet mellem motorens rotationshastighed og drivhjulene - væsentligt mellem hjulene og motoren, idet en forbrændingsmotor ikke har tilstrækkeligt drejningsmoment til rådighed ved alle motorhastigheder. .
Der er fire hovedtyper af gearkasser: manuelle, robot, automatiske og endelig trinløse gearkasser:
manuel gearkasse styres fuldstændigt af føreren, der frakobler motoren, for at eliminere drejningsmomentet på transmissionen, ændrer gearforholdet ved at betjene gearstangen, inden den aktiveres igen; robotboks fungerer på det samme princip, bortset fra at aktuatorer (hydrauliske eller elektromekaniske) udfører operationerne. Føreren kan styre manøvren eller lade den elektroniske controller beslutte ændringer; automatisk gearkasse tilbyder ekstra komfort, fordi det ikke medfører nogen afbrydelse i trækkraft for at skifte gear. Ledelsen er også fuldt ud betroet til en elektronisk controller, der betjener hydraulik. Der er to hovedtyper af automatiske kasser i 2020Mens gearkassen gør det muligt at tilpasse motorens drejningsmoment, gør " transmission " det muligt at overføre det tilstedeværende drejningsmoment ved udgangen af kassen til hjulene. Den bro udfører denne funktion. Til dette er broen forbundet med hjulene ved hjælp af to aksler eller "halvtransmissioner" udstyret med kardanaksler . I bilmodeller med forhjulstræk placeres akslen meget ofte i samme hus som gearkassen,
En bro indeholder nødvendigvis en differential , dette element tillader en forskel i omdrejningshastighed mellem hjulene på den samme aksel i kurver. Uden denne enhed er det meget vanskeligt at tage en tur uden at køre en tur. På terrængående køretøjer tillader et låsesystem til differentiale (r) trækkraft under forhold med nulgreb på et eller flere hjul.
Der skelnes mellem tre metoder til transmission af motorens drejningsmoment: trækkraft, fremdrift og firehjulstræk. På en forhjulstrukket bil , er motorens drejningsmoment overføres kun til forhjulene, mens du er på baghjul drev , er dette moment overføres til baghjulene. Hvis motoren ikke er placeret bagpå, overføres bevægelsen gennem en transmissionsaksel . På et firehjulstræk køretøj eksisterer de to systemer sammen for at give maksimal trækkraft, især off-road. På nogle implementeringer er akslen, der forbinder for- og bagakslen , udstyret med en differentiale, der gør det muligt at fordele momentet mellem disse aksler dynamisk.
Mens motoren bruges til at sætte bilen i bevægelse, gør bremsesystemet omvendt det muligt at bremse den, stoppe den og holde den stille. Der er tre muligheder til rådighed for driveren til dette:
Hydrauliske bremser fungerer efter følgende princip:
Efter de mange ulykker, der er sket siden bilens oprettelse, søger producenterne konstant at forbedre sikkerhedssystemerne. Bremsning er genstand for stor opmærksomhed. Den første innovation af sin art er ABS- systemet . Dette system forhindrer hjulene i at låse under kraftig opbremsning og i dårligt greb. Det frigiver trykket i et hjuls bremsekredsløb, så snart det registrerer en rotationshastighed, der er lavere end de andre hjul eller endda nul. Denne enhed giver føreren mulighed for at opretholde retningsbestemt kontrol over sit køretøj.
Det ABS-systemet i stigende grad koblet med andre systemer, såsom Nødopbremsningssystem (AFU), et system, der tillader bremsning ved maksimal bremseeffekt fra de første øjeblikke af nødbremsning, den ESP ( elektronisk stabilitetsprogram ), der tillader i det væsentlige korrigere bane har en kombineret handling på bremsesystemet og styring af motorkraften eller radar til fjernkontrol, som måler køretøjets afstand og hastighed. Sidstnævnte system kan betjene bremserne alene for at undgå en forestående kollision.
I begyndelsen af XXI th århundrede ABS og ESP blev loven mandat på alle biler i omløb i Europa .
Jordforbindelserne betegner elementerne, der sikrer kontakten mellem bilen og jorden ( vej ). De hjul sikre direkte kontakt med vejbanen, mens suspensioner tillader bilen at blive dæmpet, og ujævnheder i jorden for at blive absorberet.
Der er fire hjul på en bil plus normalt et umonteret reservehjul. Sidstnævnte erstattes undertiden af et antipunktionssæt eller af pladshensyn med et hjul udstyret med et reduceret dæk (pladsbesparende), der tillader, i tilfælde af et dækpunktering, at køre med moderat hastighed indtil næste en garage. Hvert hjul er dannet af samlingen af et dæk monteret på en fælg . Denne samling danner et forseglet rum oppustet med luft, undertiden kvælstof (for mindre tab).
Dæk spiller en meget vigtig rolle, fordi de udgør grænsefladen mellem jorden og køretøjet og bidrager til etableringen af mekaniske handlinger ( kræfter ) på jorden på køretøjet (bremsning, acceleration og drejning). Af denne grund er det vigtigt at holde dækkene i god stand med det korrekte inflationstryk. Ud over grebforholdene (is, sne, regn osv. ) Er kvaliteten af kontakten mellem jorden og dækkene også meget vigtig. Dette er grunden til, at dækkets rolle er knyttet til suspensionens.
Generelt anvendes udtrykket suspension til at beskrive en deformerbar elastisk forbindelse mellem dele af et køretøj.
"Chassisophænget" (ophæng mellem hjulene og chassiset ) bidrager til køretøjets håndtering, til passagerernes kørekomfort og til reduktion af den energi, der overføres til køretøjets struktur og dets udstyr for at forbedre dets håndtering pålidelighed. I det mest generelle tilfælde udgør et våbensystem, der er forbundet med en eller flere fjedre , koblet til en hydraulisk støddæmper , en elastisk forbindelse mellem hvert hjul og køretøjets chassis. Denne mekaniske samling er meget variabel i design afhængigt af modeller og producenter. Nogle bruger komplekse, elektronisk assisterede hydro-pneumatiske systemer . Men prisen på en sådan suspension er sådan, at den er forbeholdt high-end køretøjer.
"Motorophængene" (fastgørelse mellem motoren og rammen) dæmper de vibrationer , som motoren (hovedsagelig termisk) transmitterer til køretøjets struktur, både ved tomgang og i de forskellige kørefaser, de bidrager således til pålideligheden af strukturer. (karrosseri og motor) og passagerkomfort. De elastiske forbindelser (silent-block) er lavet af naturlig eller kunstig gummi, hvis form og hårdhed vælges i henhold til det ønskede resultat.
Der er to hovedtyper affjedring på akslerne: uafhængige og stive. Med uafhængig affjedring kan hvert hjul udføre bevægelser uden at påvirke det andet hjul på den samme aksel . Det er den type affjedring, der mest bruges til personbiler. Det giver god vejgreb og god komfort. Med en stiv affjedring er hjulene på den samme aksel stift forbundet, hvor den ene bevægelse direkte påvirker den anden. Denne type ophæng bruges til tunge vægte, fordi den gør det muligt at understøtte tunge belastninger. Stive aksler bruges også på terrængående køretøjer for deres styrke.
Kontroller betegner alle komponenterne i en bil, der giver føreren mulighed for at køre den. Denne opgave ville ikke desto mindre være meget mere delikat, hvis føreren ikke blev informeret om den fysiske tilstand, hvor bilen befinder sig. Dette er grunden til, at kontrollerne er forbundet med skærme .
Styresystemet gør det muligt at styre bilen i den ønskede retning. Dette system består blandt andet af en kontrolenhed - normalt et cirkulært rat - der gør det muligt for førerens hænder at anvende drejningsmoment på styresystemet. Rattet, der er placeret foran føreren, kan generelt justeres for bedst at tilpasse sig chaufførernes morfologi og vaner. Transmissionen af bevægelsen imponeret af føreren sker på ratstammen fastgjort i midten af kontrolhjulet; det overfører drejningsmoment til styrestængerne (virker direkte på hjulene) via en styrekasse. Denne kasse er enten et tandhjulssystem, der griber ind i et stativ , eller et skruesystem med kuglecirkulation.
Når bilen bevæger sig i en lige linje, er forhjulene på samme akse parallelt med baghjulene. På den anden side er forhjulene under en drejning ikke længere parallelle, fordi deres akser og baghjulene skal være samtidigt på et punkt, det øjeblikkelige omdrejningscenter .
Hjælp er generelt forbundet med styringen, så føreren ikke behøver at udøve betydelig indsats på rattet. Det er generelt selvtilpasning ved mere eller mindre at forstærke de kræfter, der tilføres rattet, til den krævede indsats for at styre køretøjet. Disse kræfter er naturligvis variable og omvendt proportionale med køretøjets hastighed. Denne hjælp, traditionelt hydraulisk, styres hastighed for at øge stabiliteten ved høj hastighed uden at straffe manøvredygtigheden ved lav hastighed. Det kan også være elektrisk takket være en motor , der er mere økonomisk, da den er inaktiv i en lige linje, end et hydraulisk system, der altid skal være under tryk.
De pedaler er de kontroller, der tillader føreren at handle på den bil s drivaggregatet såvel som den vigtigste bremsesystem.
Fra venstre mod højre er til stede:
Føreren har forskellige elektriske kontroller grupperet omkring rattet, så han kan holde øje med vejen og hænderne på rattet. Layoutet for disse kommandoer er ikke standardiseret, men franske producenter har brugt det samme layout mere eller mindre:
Under en hætte integreret i instrumentbrættet (beskytter forruden fra lyse refleksioner), ofte foran føreren, somme tider i midten af instrumentbrættet, men chaufføren generelt står over for, er et sæt af displays angiver fysiske og øjeblikkelige tilstand af bil :
" Aktiv sikkerhed " henviser til al adfærd og elementer, der er involveret i brugen af bilen for at undgå en ulykke. Denne kategori af elementer samler alle de drivende hjælpemidler (ESP, ABS, head-up display , etc. ) samt såkaldte opfattelsen elementer (lygter, spejle, vinduesviskere, horn , osv). ).
de lygter bilen er udstyret med elementer, der informerer andre brugere om førerens handlinger - røde bremselys advarer om bremsning, hvide baklygter til bakgear, blinklys for retningsskift osv. - eller for at belyse natgulvet ( positionslys , kryds , vej og tåge). Disse lys fungerer med halogen- eller elektrisk afladningspærer (xenon) og for nylig med LED'er . For nylig er biler også udstyret med kørelys, så de kan ses af andre brugere over længere afstande. Et element af sidste udvej, hvis de visuelle elementer ikke blev opfattet, er at signalere dets tilstedeværelse eller en fare ved hjælp af hornet . de spejle tilbehør, der er vigtigt for at køre en bil, der består af et justerbart spejl, der gør det muligt for føreren at kende de eksterne elementer, der er placeret omkring hans køretøj. Normalt placeret øverst på forruden og i midterposition mod føreren, giver det indvendige spejl føreren mulighed for at se, hvad der sker bag hans køretøj. Dette spejl har to positioner: en for dagen og en for natten. I sidstnævnte tilfælde gør et andet spejl placeret bag et envejsspejl det muligt at begrænse blænding fra forfølgende køretøjer. De udvendige spejle placeret på hoveddørene giver dig mulighed for at se, hvad der sker bag og på siderne af køretøjet. de vinduesviskere Også kaldet vinduesviskere, består af en gummiskraber fastgjort til enden af en arm. Den anden ende af denne arm er integreret med aksen på en elektrisk motor, der styres af en kontakt fra kabinen. Takket være en fjeder presser armen gummiskraberen på glasset med et vist tryk og tillader således, takket være motorens frem og tilbage bevægelse, at tørre forruden. Dette tilbehør findes i variabelt antal, afhængigt af forrudens størrelse og armens design. De findes meget ofte på bagruden, normalt en enkelt gummiskraber. Præsenter nødvendigvis ved fronten, er de nødvendigvis er forbundet med en forrude vasker -system . En elektrisk pumpe trækker vand med eller uden vaskemiddel fra en tank. Væsken under tryk transporteres af et rør til dyser, der sprøjter den på glasset, der skal rengøres.Rollen med " passiv sikkerhed " er at reducere konsekvenserne af en ulykke, når den ikke kunne undgås. Moderne biler er designet således, at kræfterne for acceleration og deceleration af en stød absorberes så meget som muligt af deformationen af de perifere områder (motorhjelm, bagagerum, sidevægge) for at bevare integriteten af kabinen og dens passagerer. , kabine, der nyder godt af en forstærket struktur. På niveauet med strukturen dimensioneres dele og formes til at blive deformeret. I tilfælde af en frontpåvirkning vil kræfterne passere gennem sideelementerne på den ene side, kropssiderne og gulvet. For en sidepåvirkning er indsatskanalerne midtsøjlen, gulvet og taget. I alle tilfælde forsøger vi at passere chokket gennem de “tre måder at indsats på”.
De airbags er også en del af den passive sikkerhed. De styres af en elektronisk computer tilsluttet forskellige sensorer. De udløses kun for at begrænse et chok for passagererne i køretøjet ved at fordele styrkerne over en længere periode eller ved at lukke en åbning.
Den Nakkestøtten er også meget vigtigt, men desværre ofte overset. Det skal justeres, så toppen af nakkestøtten er i niveau med hovedet. Dette undgår den berømte " piskesmæld ": Under en stød bagfra, som reaktion, kastes beboerne bagud, kroppen er blokeret af ryglænet og hovedet i fravær af en nakkestøtte. Vippes bagud, hvilket kan forårsage livmoderhals og rygmarv skade. I bedste fald er konsekvenserne smerte eller en stabil fraktur. I værste fald quadriplegia, åndedrætsstop eller hjerteproblemer.
Endelig gør sikkerhedsselen det muligt at holde personen i et køretøj i bevægelse i sit sæde under en kollision. Det forhindrer udstødning fra køretøjet eller dets fremspring mod en del af kabinen (instrumentbræt, forrude osv.). Udstyret med en forspænding og en kraftbegrænser tillader det, ligesom airbags, at minimere effekten af stød ved at overføre kinetisk energi til bækkenet, ribbenene og brystbenet. Bemærk dog, at båndene under en stød kan knuse indvolde, hvis de ikke bruges korrekt. Det er bydende nødvendigt, at bæltet passerer over kravebenet, brystbenet og bækkenet på bækkenet.
Hovedelementerne i komfort er: