Συστήματα Αυτοκινήτου

Transcript

1 Συστήματα Αυτοκινήτου Κινητήρας υδρογόνου. Κινητήρας που χρησιμοποιεί ως καύσιμο υγροποιημένο υδρογόνο. Συγκρινόμενος με το βενζινοκινητήρα προσεγγίζει αρκετά την απόδοσή του, ενώ δεν ρυπαίνει σχεδόν καθόλου το περιβάλλον, αφού το υδρογόνο κατά την καύση του μετατρέπεται σε νερό, υπό μορφή υδρατμών. Το υδρογόνο προκύπτει από την ηλεκτρόλυση του νερού (πηγή πρακτικά ανεξάντλητη) ή από την επεξεργασία ορυκτών καυσίμων. Η καθιέρωσή του ως καυσίμου για τα αυτοκίνητα δυσχεραίνεται λόγω των δυσκολιών που παρουσιάζονται στη μεταφορά και την αποθήκευσή του μέσα στο όχημα, και της έντονης αναφλεξιμότητάς του σε περίπτωση διαρροής. Πειραματικά μοντέλα με κινητήρα υδρογόνου πρωτοεμφανίστηκαν το Το υδρογόνο θεωρείται πολύ πιθανό να αντικαταστήσει στο μέλλον τα συμβατικά καύσιμα, αφού λυθούν τα προβλήματα μεταφοράς και ασφάλειας. ΚΑΥΣΑΕΡΙΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ - ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ α. Καυσαέρια αυτοκινήτου-ρύποι: Τα καυσαέρια των αυτοκινήτων περιέχουν άζωτο, μονοξείδιο και διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ και ΝΟ2, για συντομία ΝΟx), μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα (CΟ και CΟ2), υδρογόνο (Η2), οξυγόνο (Ο2), νερό σε μορφή υδρατμών (Η2Ο), άκαυστους υδρογονάνθρακες (ΗC) και ελάχιστες ποσότητες διοξειδίου του θείου (SΟ2). Από αυτά θεωρούνται ως ρύποι τα ΝΟx, το CΟ, οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες και το SΟ2. Το CΟ2 δεν θεωρείται ρύπος, είναι όμως επικίνδυνο, γιατί ευθύνεται για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Οι βενζινοκινητήρες εκπέμπουν επίσης: - μόλυβδο, ενώσεις του οποίου προστίθενται στη βενζίνη των συμβατικών κινητήρων, για να βελτιώσουν τις αντικτυπικές ιδιότητές της. - αρωματικούς υδρογονάνθρακες (καρκινογόνες ουσίες), που προστίθενται για τον ίδιο λόγο στη βενζίνη για κινητήρες με καταλύτη (αμόλυβδη βενζίνη). Οι κινητήρες Ντίζελ εκπέμπουν εκτός των άλλων και αιθάλη (καπνιά), δηλαδή πορώδη σωματίδια άνθρακα που τραβούν πάνω τους άκαυστους υδρογονάνθρακες και είναι -μακροχρόνια- καρκινογόνα για τον άνθρωπο. Γενικά οι συμβατικοί βενζινοκινητήρες παρουσιάζουν υψηλά ποσοστά εκπομπών ΝΟx, CΟ και ΗC. Οι κινητήρες Ντίζελ εκπέμπουν χαμηλά ποσοστά αυτών των ρύπων, υψηλό όμως ποσοστό αιθάλης. β. Αντιρρυπαντικά συστήματα. i) Κινητήρες συμβατικών καυσίμων (βενζίνη-πετρέλαιο): Η αύξηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης έκανε επιτακτική την ανάγκη για εφαρμογή αντιρρυπαντικών συστημάτων στα βενζινοκίνητα και πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα. Από τη δεκαετία του 1980 και μετά έχουν εφαρμοστεί: - Καταλύτης καυσαερίων. - Κινητήρας φτωχού (lean burn engine) και πολύ φτωχού μείγματος. Είναι ένα νέο και εξελισσόμενο είδος κινητήρα στον οποίο η αναλογία αέρα-καυσίμου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των συμβατικών κινητήρων. Ενώ, δηλαδή, στους συμβατικούς κινητήρες ο στοιχειομετρικός λόγος αέρα/καυσίμου (λ) είναι 0,9 ως 1, στους κινητήρες φτωχού μείγματος είναι 1,2 ως 1,4. Αυτός ο πλεονάζων αέρας έχει σκοπό την καλύτερη καύση και ενεργειακή εκμετάλλευση του καυσίμου και ταυτόχρονα τη μείωση των ρυπογόνων καυσαερίων. Η κατανάλωση καυσίμου είναι κατά 15% μικρότερη από εκείνη των συμβατικών κινητήρων, ενώ η ισχύς του κινητήρα αυξάνεται. Οι εκπομπές οξειδίων του αζώτου (ΝΟx) και μονοξειδίου του άνθρακα (CΟ) είναι κατά πολύ μειωμένες. Ελαφρά αυξημένη είναι η εκπομπή άκαυστων υδρογονανθράκων (ΗC), που όμως αντιμετωπίζεται με την προσθήκη οξειδωτικού καταλύτη πριν την έξοδο των καυσαερίων. Ο λόγος αέρα/καυσίμου διατηρείται στο επιθυμητό επίπεδο μέσω ηλεκτρονικού συστήματος ρύθμισης, που περιλαμβάνει αισθητή και καθοδηγητική

2 βαλβίδα. Γενικά στον κινητήρα φτωχού μείγματος επιτυγχάνεται μία μείωση ρύπων της τάξεως του 15 με 20%. Δεν έχει γίνει μαζική παραγωγή του, γιατί έχει μεγάλο κόστος. Τύποι αμαξωμάτων. Αν και υπάρχουν πολλές παραλλαγές αμαξωμάτων, οι ακόλουθες κατηγορίες είναι αντιπροσωπευτικές. 1. Σεντάν ή Μπερλίνα. Έχει κλειστό αμάξωμα, δύο ή τέσσερις πόρτες και τέσσερις ως έξι θέσεις. 2. Κονβέρτιμπλ. Αμάξωμα με πτυσσόμενη σκεπή, δυο πόρτες και τέσσερις ως έξι θέσεις. 3. Στέισιον Βάγκον ή Βαν. Ο χώρος των επιβατών έχει σταθερό ύψος ως και το πορτμπαγκάζ. Έχει τρεις ως πέντε πόρτες, τέσσερις ως οχτώ θέσεις και το πίσω κάθισμα πέφτει εμπρός, για να δημιουργηθεί μεγάλος χώρος για αποσκευές. 4. Κουπέ. Κλειστό, σπορ, δίθυρο αυτοκίνητο με δυο ή τέσσερις θέσεις. 5. Λιμουζίνα. Πολυτελής τύπος αυτοκινήτου, με κλειστό αμάξωμα. Οι μπροστινές θέσεις χωρίζονται από τις πίσω με τζάμι. Έχει τέσσερις πόρτες και έξι ως οχτώ θέσεις με τρία πλευρικά παράθυρα. 6. Σπάιντερ ή Καμπριολέ. Μικρά ανοιχτό, σπορ δίθυρο αυτοκίνητο με δυο ή σπάνια, τέσσερις θέσεις. Η σκεπή διπλώνει ή αφαιρείται. Ταξινόμηση αυτοκινήτων Τα αυτοκίνητα διακρίνονται σε τύπους ανάλογα με την ιπποδύναμη του κινητήρα και τον κυβισμό τους. Νεότερες εξελίξεις. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, ιδιαίτερα όμως κατά τη δεκαετία του 1980 και 1990, σημειώθηκαν σημαντικές εξελίξεις σε όλους τους τομείς που αφορούν την κατασκευή του αυτοκινήτου. Οι εξελίξεις αυτές πραγματοποιήθηκαν με στόχο τη βελτίωση και τελειοποίηση του αυτοκινήτου, με ταυτόχρονη όμως προσπάθεια αντιμετώπισης των δύο από τα σοβαρότερα προβλήματα της εποχής μας: της μακροπρόθεσμης εξάντλησης των συμβατικών καυσίμων (πετρέλαιο, άνθρακας) και της ρύπανσης του περιβάλλοντος. Τα σύγχρονα αυτοκίνητα σχεδιάζονται πλέον με τέτοιες προδιαγραφές, ώστε να συνδυάζουν τη βελτιωμένη απόδοση, την άνεση και την ασφάλεια με την οικονομία στα καύσιμα και το σεβασμό στο περιβάλλον. Ηλεκτρικό σύστημα. Το ηλεκτρικό σύστημα ενός αυτοκινήτου μπορεί να χωριστεί σε δυο κυκλώματα: α) Υψηλής τάσης. β) Χαμηλής τάσης. Κύκλωμα υψηλής τάσης. Το κύκλωμα υψηλής τάσης έχει λειτουργική σχέση, μόνο με τον κινητήρα του αυτοκινήτου. Ουσιαστικά είναι ένας κλάδος του ηλεκτρικού συστήματος του αυτοκινήτου και όχι τελείως ανεξάρτητο κύκλωμα. Το απλοποιημένο διάγραμμα διαδρομής της υψηλής τάσης είναι: χαμηλή τάση (μπαταρία, δυναμό) - πολλαπλασιαστής - διανομέας (ντιστριμπυτέρ) - μπουζί (σπινθηριστές). Ο ρόλος του κυκλώματος υψηλής τάσης σ' ένα αυτοκίνητο είναι η παραγωγή του σπινθήρα στα μπουζί την κατάλληλη στιγμή (χρόνος ανάφλεξης) και με τη σωστή σειρά.

3 Ο πολλαπλασιαστής είναι ένα επαγωγικό πηνίο, που περιλαμβάνει, από το κύκλωμα χαμηλής τάσης, τάση 12 ή 24 βολτ και αποδίδει βολτ, ανάλογα με τις απαιτήσεις του κατασκευαστή. Αυτή η υψηλή τάση, μεταφέρεται με ειδικά καλώδια στο διανομέα, που παίρνει κίνηση με ένα γρανάζι από τον εκκεντροφόρο άξονα. Ο διανομέας αποτελείται από δυο χωριστά κομμάτια, το καπάκι και τη βάση. Το καπάκι περιέχει τις άκρες (ακροδέκτες) και τα καλώδια των μπουζί. Η βάση του διανομέα περιέχει όλο το μηχανισμό ρύθμισης και διανομής της υψηλής τάσης. Αποτελείται από τον άξονα, το ράσυλο, την πλατινοφόρα πλάκα και τις πλατίνες, που δεν είναι τίποτ' άλλο από επαφές (σαν διακόπτης) με ένα λεπτό στρώμα πλατίνας, για να οξειδώνονται πολύ δύσκολα. Στο διανομέα γίνονται δυο ρυθμίσεις που έχουν σχέση με το χρονισμό του (στροφή της βάσης) ή με την ποιότητα του σπινθήρα (άνοιγμα πλατινών). Το μπουζί αποτελείται βασικά από δυο ακίδες, μονωμένες μεταξύ τους, ανάμεσα στις οποίες δημιουργείται ο σπινθήρας, εξαιτίας της υψηλής τάσης. Κύκλωμα χαμηλής τάσης. Το κύκλωμα χαμηλής τάσης περιλαμβάνει την παραγωγή, την αποθήκευση του ηλεκτρικού ρεύματος στο αυτοκίνητο και την τροφοδοσία όλων των υπόλοιπων εξαρτημάτων ενός αυτοκινήτου που δουλεύουν με ηλεκτρισμό. Χοντρικά το κύκλωμα έχει τη μορφή: Δυναμό - αυτόματος - μπαταρία - διακόπτης, με παράλληλους κλάδους: α) μίζα (εκκινητήρας), β) πολλαπλασιαστής, γ) φώτα, δ) καθαριστήρες, ε) βουνηλατέρ (αν είναι ηλεκτρικό), στ) ανεμιστήρας καλοριφέρ, ζ) θερμαντική αντίσταση, για το πίσω κρύσταλλο, και η) αξεσουάρ - πίνακας οργάνων. Το δυναμό είναι μια γεννήτρια συνεχούς ρεύματος, που παίρνει κίνηση από το στροφαλοφόρο άξονα με ιμάντα. Μειονεκτήματα του δυναμό είναι ο όγκος του για μια δοσμένη δύναμη και η αδυναμία του να φορτώσει τους συσσωρευτές στις χαμηλές στροφές λειτουργίας του κινητήρα. Για το λόγο αυτό, σήμερα τείνει να αντικατασταθεί τελείως από τον εναλλακτήρα (alternatοr) που παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο συνέχεια ανορθώνεται σε συνεχές. Ο αυτόματος είναι ένα εξάρτημα που ρυθμίζει το ρεύμα, με το οποίο θα φορτίζονται ο μπαταρίες από τη γεννήτρια. Στην περίπτωση που αυτές είναι γεμάτες, διακόπτει αυτόματα την τροφοδοσία τους από τη γεννήτρια. Η μπαταρία είναι κυρίως η πηγή που τροφοδοτεί τα ηλεκτρικά κυκλώματα του αυτοκινήτου με ρεύμα. Η μπαταρία λειτουργεί με 12, 24 ή 48 βολτ, ανάλογα με τον τύπο του οχήματος. Η τάση των 6 βολτ, που χρησιμοποιούνταν παλαιότερα, εγκαταλείφτηκε για λόγους οικονομίας και τυποποίησης. Οι τάσεις των 24 ή 48 βολτ χρησιμοποιούνται σε βαριά ή στρατιωτικά οχήματα. Ο διακόπτης είναι ένα "κέντρο ελέγχου", απ' όπου καθορίζεται το ποια ηλεκτρικά εξαρτήματα του αυτοκινήτου θα λειτουργούν ή όχι. Ο διακόπτης κατά κανόνα λειτουργεί με ένα ειδικό κλειδί και έχει συνήθως τρεις θέσεις: α) Κλειστός. Στη θέση αυτή δε λειτουργεί κανένα ηλεκτρικά εξάρτημα, εκτός από το φωτισμό του χώρου των επιβατών και του πορτ-μπαγκάζ, τα φώτα θέσης και τον αναπτήρα. β) Οδήγηση. Λειτουργούν όλα ανεξαιρέτως τα ηλεκτρικά εξαρτήματα του αυτοκινήτου, εκτός από τη μίζα και

4 γ) Εκκίνηση. Λειτουργούν όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα και η μίζα. Η θέση αυτή είναι στιγμιαία με επαναφορά. Ο διακόπτης δηλ. παραμένει σε αυτή, μόνο όσο τον κρατήσουμε εκεί και επιστρέφει αμέσως στη θέση οδήγησης μόλις τον αφήσουμε. Η θέση αυτή χρησιμοποιείται ώσπου να πάρει εμπρός ο κινητήρας του αυτοκινήτου. Τροχοί και ελαστικά. Οι τροχοί αποτελούνται από τη ζάντα (μεταλλικό μέρος) που είναι ενωμένη με την ανάρτηση του αυτοκινήτου, και το ελαστικό που περιβάλλει τη ζάντα. Οι ζάντες των σημερινών αυτοκινήτων αποτελούνται από πρεσαριστό χυτοσίδερο και βιδώνονται στην πλύμνη (είδος υποδοχέα που εξαρτιέται από ανάρτηση και στηρίζει τα μη αναρτώμενα μέρη) του τροχού. Στα αυτοκίνητα τύπου σπορ οι ζάντες κατασκευάζονται από ελαφρά μέταλλα: αλουμίνιο ή μαγνήσιο. Τα ελαστικά του παλιού αυτοκινήτου ήταν κομμάτια καουτσούκ τυλιγμένα γύρω από τη ζάντα. Τα σύγχρονα ελαστικά έχουν και αεροθάλαμο, ο οποίος στεφανώνει τη ζάντα και περιβάλλεται από ισχυρό ελαστικό. Τα ελαστικά με αεροθάλαμο προσφέρουν μεγαλύτερη άνεση, γιατί απορροφούν τα τραντάγματα από τις μικροανωμαλίες του δρόμου χωρίς να τις μεταδίδουν στο αμάξωμα. Για την καλύτερη πρόσφυση των ελαστικών, χωρίς τη μείωση της άνεσης, χρησιμοποιούνται ίνες από διάφορα υλικά, όπως το ατσάλι, το βαμβάκι κ.λπ. Ανάλογα με τη διάταξη των ινών αυτών τα ελαστικά διακρίνονται σε: α) συμβατικά: τα στρώματα των ινών περιβάλλουν όλο το ελαστικό και σχηματίζουν γωνία 45ο με τη νοητή ακτίνα του ελαστικού και β) ακτινωτά: υπάρχει μόνο μια ιδιαίτερη ενισχυμένη με ίνες από ατσάλι ζώνη, που περιβάλλει μόνο το πέλμα. Σ' όλα τα αυτοκίνητα υπάρχει η ρεζέρβα, που είναι ένας ανταλλακτικός τροχός σε περίπτωση ατυχήματος. Το σύστημα οδήγησης. Είναι το σύνολο των εξαρτημάτων που χρησιμεύουν στην οδήγηση του αυτοκινήτου. Για να στρίψει ένα αυτοκίνητο πρέπει να στρίψουν πρώτα οι μπροστινοί τροχοί του και μετά να ακολουθήσουν και οι πίσω. Το σύστημα που εφαρμόζεται στα κάρα είναι ότι οι μπροστινοί τροχοί στρίβουν μαζί με τον άξονα που βρίσκεται μπροστά, περιστρεφόμενοι γύρω από ένα κεντρικό σημείο του άξονα. Επίσης στα παλιά αυτοκίνητα, όταν έστριβε το όχημα, έστριβε ολόκληρος ο μπροστινός άξονας, ο οποίος ήταν και μονοκόμματος. Στο σύστημα αυτό της οδήγησης του αυτοκινήτου, το όχημα ήταν πολύ ασταθές στις στροφές. Στα σημερινά αυτοκίνητα οι τροχοί μπορούν να στρίβουν γύρω από τον άξονά τους με τη βοήθεια των βασιλικών πείρων. Στη δεύτερη αυτή περίπτωση είναι φανερό ότι ο εσωτερικός τροχός στρίβει κατά γωνία μεγαλύτερη απ' ότι ο εξωτερικός. Επίσης η επιφάνεια στήριξης είναι αμετάβλητη και αποφεύγονται οι ολισθήσεις σε διεύθυνση κάθετη με τη διεύθυνση πορείας του αυτοκινήτου. Η θέση των τροχών μεταβάλλεται με τη βοήθεια δύο ράβδων, που λέγονται μπάρες τιμονιού. Αμέσως μετά από μια στροφή, οι μπροστινοί τροχοί έχουν την τάση να ευθυγραμμίζονται με την επίδραση της αντίδρασης του εδάφους. Η ευθυγράμμιση αυτή των τροχών, οφείλεται στη γωνία που σχηματίζεται από τον πείρο, γύρω από τον οποίο περιστρέφεται ο άξονας του τροχού και στην κατακόρυφο. Η γωνία αυτή λέγεται γωνία Κάστερ και είναι της τάξης των δυο μοιρών περίπου. Ο μηχανισμός που μετατρέπει την κυκλική κίνηση του τιμονιού ή βολάν σε οριζόντια παλινδρομική κίνηση, η οποία μεταδίδεται στις μπάρες του τιμονιού, είναι απλός και γίνεται με 2-3 διαφορετικούς τρόπους. Σχεδόν πάντα όμως υπάρχει στην άκρη του άξονα οδήγησης ο ατέρμονας, ο οποίος συνδέεται με οδοντωτό τομέα. Ο οδοντωτός τομέας μεταδίδει την κίνηση στις μπάρες με τη βοήθεια ενός βραχίονα. Το πιο απλό και ακριβές σύστημα οδήγησης είναι εκείνο στο οποίο ένας ατέρμονας κοχλίας κινεί μια οδοντωτή ράβδο, που στη συνέχεια κινεί τα ακρόμπαρα και στρίβει τους τροχούς. Οι συνδέσεις της μπάρας του τιμονιού με τα ακρόμπαρα γίνονται με τη χρήση σφαιρικών συνδέσμων, έτσι ώστε να είναι δυνατή κάθε κίνηση των δυο μελών. Στη σύνδεση μεταξύ ατέρμονα της "κολόνας του τιμονιού" και του οδοντωτού τομέα γίνεται και ο υποπολλαπλασιασμός της κίνησης, έτσι ώστε να διευκολύνεται ο χειρισμός του τιμονιού. Η σχέση κίνησης μεταξύ τιμονιού και τροχού είναι 26:1 για τα μεγάλα αυτοκίνητα και 14:1 για τα ελαφρά αυτοκίνητα. Για να γίνει ακόμα πιο εύκολο στη στρέψη το τιμόνι, ιδίως όταν το αυτοκίνητο δεν κινείται, υπάρχουν υδραυλικά συστήματα. Είναι αυτά που

5 ξέρουμε ως "υδραυλικό τιμόνι". Συνήθως υπάρχει μια αντλία που παίρνει ενέργεια από τον κινητήρα και στέλνει σ' ένα κύλινδρο λάδι με μεγάλη πίεση. Το έμβολο του κυλίνδρου με τη σειρά του, κινεί το μεγάλο βραχίονα και υποβοηθεί την κίνηση των τροχών. Επειδή η αντλία κινείται απευθείας από τον κινητήρα, πρέπει για τη λειτουργία του συστήματος του υδραυλικού τιμονιού, ο κινητήρας να δουλεύει. Σύστημα ανάρτησης. Είναι το μηχανικό σύνολο που παρεμβάλλεται μεταξύ του πλαισίου και των αξόνων και χρησιμεύει στην απορρόφηση των τρανταγμάτων που προκύπτουν από τις ανωμαλίες του εδάφους. Παλαιότερα τα συστήματα ανάρτησης αποτελούνταν από ημιελλειπτικά φύλλα σούστας στα οποία στηρίζονταν οι τροχοί. Τα τραντάγματα των τροχών αναγκάζουν τα ελατήρια να ταλαντώνονται για αρκετό χρονικό διάστημα. Για το λόγο αυτό χρειάζεται ένα σύστημα που να εξουδετερώνει την ταλάντωση αυτή. Οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται είναι γνωστοί με την ονομασία "αμορτισέρ". Τα περισσότερα σύγχρονα αμορτισέρ λειτουργούν και με την ανοδική και με την καθοδική κίνηση του εμβόλου τους, είναι δηλ. διπλής ενέργειας. Συνδέονται, τις περισσότερες φορές, κατευθείαν μεταξύ σασί και ανάρτησης. Τα αμορτισέρ τοποθετούνται κάθετα προς τον άξονα του αυτοκινήτου, έτσι ώστε να αντιστέκονται στην τάση που έχει το αυτοκίνητο να γέρνει στις στροφές. Υπάρχουν τρία βασικά είδη ανάρτησης: α) με σούστες, β) με ελικοειδή ελατήρια και γ) με ράβδους στρέψης. Μια ράβδος στρέψης δεν είναι τίποτ' άλλο παρά μια ισχυρή ατσάλινη ράβδος, που συνδέεται με τα ψαλίδια της ανάρτησης και στο άκρο της είναι πακτωμένη στο αμάξωμα. Το σύγχρονο αυτοκίνητο έχει ανεξάρτητη ανάρτηση, έτσι ώστε η κίνηση ενός τροχού να μην επηρεάζει τους άλλους. 'Όσο λιγότερο γέρνει ένα αυτοκίνητο, τόσο καλύτερα κρατιέται στο δρόμο, π.χ. σε μια στροφή. Αυτό πετυχαίνεται με τη χρήση σκληρών ελατηρίων. Η άνεση όμως των επιβατών επιβάλλει ακριβώς το αντίθετο: τη χρήση μαλακών ελατηρίων, που αυξάνουν το γέρσιμο του αυτοκινήτου στις στροφές. Το πρόβλημα αυτό έχει επιλυθεί, τουλάχιστο προς το παρόν, με τη χρήση ισχυρών ατσάλινων ράβδων που παρεμβάλλονται μεταξύ τροχών και σασί. Οι ράβδοι αυτοί λέγονται "αντιρόλ μπαρς" ή ράβδοι σταθεροποίησης (anti - rοll bars) και ενεργούν όταν ο ένας τροχός κινείται προς τα πάνω και ο άλλος προς τα κάτω, σε σχέση με το επίπεδο του σασί, ενώ παραμένουν ουδέτεροι όταν το αυτοκίνητο κινείται σε ίσο και επίπεδο δρόμο. Τελευταία έχουν γίνει πολλές έρευνες πάνω στη βελτίωση του τύπου των αναρτήσεων, με αποτέλεσμα να προκύψουν τύποι αναρτήσεων με πολλά πλεονεκτήματα: Κυρίως μαλακή ανάρτηση, χωρίς να κάνουν το όχημα να γέρνει υπερβολικά στις στροφές. Οι αναρτήσεις αυτές είναι γνωστές με τις ονομασίες υδροελαστικές, υδροπνευματικές. Μια βελτιωμένη ανάρτηση συνεπάγεται, εκτός από τα παραπάνω και: α) καλύτερο κράτημα στο δρόμο, β) ευκολία στην οδήγηση και γ) εξουδετέρωση των ζευγών δυνάμεων που φθείρουν το σύστημα οδήγησης και το αμάξωμα. Το πλαίσιο ή σασί. Είναι σκελετός του αυτοκινήτου, ο οποίος υποβαστάζει τον κινητήρα, το σύστημα οδήγησης, το σύστημα μετάδοσης και το αμάξωμα. Επίσης το πλαίσιο συνδέεται με τους τροχούς και το σύστημα ανάρτησης. Τα κύρια χαρακτηριστικά του σασί πρέπει να είναι το μικρό βάρος και η μεγάλη αντοχή στις δονήσεις, από τις ανωμαλίες του εδάφους. Το κλασικό πλαίσιο αποτελείται από δυο δοκούς κατασκευασμένες από ισχυρό χάλυβα, οι οποίες συνδέονται με διασταυρούμενες δοκούς. Ο τύπος αυτός χρησιμοποιήθηκε στα παλιά αυτοκίνητα, αλλά είχε πολλά μειονεκτήματα: πολύ μικρή αντοχή, ακαμψία και αντίσταση στις δονήσεις, πράγμα που συνεπάγεται τη μειωμένη ζωή του αμαξώματος. Βελτιωμένος τύπος σασί είναι ο τύπος του "κουτιού", ο οποίος χρησιμοποιείται στα επιβατικά αυτοκίνητα.

6 Επίσης υπάρχουν και δυο άλλοι τύποι, ο ένας από ους οποίους αποτελείται από μια κεντρική δοκό, από την οποία διακλαδίζονται μικρότερες δοκοί, ενώ ο άλλος από ένα κεντρικό εξάρτημα, συνδεμένο με το αμάξωμα με δοκούς, έτσι ώστε οι διάφορες δυνάμεις δράσης και τα βάρη των οργάνων να μεταβιβάζονται στο αμάξωμα. Σύστημα Ψύξης αυτοκινήτου Βασικά μπορούμε να θεωρήσουμε δυο κατηγορίες ψύξης, ανάλογα με τις αρχές στις οποίες στηρίζονται: 1. Ψύξη με αέρα (αερόψυξη). Ως μέσο ψύξης χρησιμοποιείται απευθείας ο ατμοσφαιρικός αέρας, που περνά γύρω από τον κινητήρα. Το πέρασμα αυτό του αέρα μπορεί να είναι: α) φυσικό, πράγμα που συμβαίνει κυρίως σε ανοιχτούς κινητήρες με μικρή απόδοση (μοτοσικλέτες) και β) εξαναγκασμένο, όπου ο αέρας αναρροφάται από έναν ανεμιστήρα και στέλνεται να περάσει από τον κινητήρα με μεγάλη ταχύτητα. Η μέθοδος αυτή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται στην ψύξη των αερόψυκτων κινητήρων στα αυτοκίνητα. Ο αερόψυκτος κινητήρας είναι φτιαγμένος από ελαφρό μέταλλο και έχει πτερύγια, ανάμεσα στα οποία κυκλοφορεί ο αέρας, έτσι ώστε η ψύξη να γίνεται σωστά. Αυτή η μέθοδος ψύξης, παρουσιάζει τα εξής πλεονεκτήματα: πιο σωστή ψύξη σε ορισμένες περιπτώσεις, ευκολία στο ξεκίνημα τις κρύες μέρες. Μείωση της συντήρησης του συστήματος ψύξης στο ελάχιστο. Μείωση του βάρους του κινητήρα. Τα μειονεκτήματά της είναι: ανάγκη χρήσης ειδικών μετάλλων για αυξημένη απόδοση. Σημαντική αύξηση του θορύβου λειτουργίας του κινητήρα. Ευαισθησία σε ειδικές συνθήκες (υπερβολική ζέστη, χώμα, σκόνη κ.λπ.). Αυξημένο κόστος κατασκευής, εκτός αν ο κινητήρας έχει χαμηλή απόδοση. Σήμερα κατασκευάζονται κινητήρες αερόψυκτοι, που καλύπτουν όλο το φάσμα δυνάμεων στα αυτοκίνητα. 2. Ψύξη με νερό (υδρόψυξη). Η ψύξη γίνεται με την εξαναγκασμένη κυκλοφορία κρύου νερού, γύρω από τους κυλίνδρους και την κεφαλή τους, μέσα από ειδικές σωληνώσεις που υπάρχουν γύρω τους, με τη βοήθεια μιας αντλίας. Ο λόγος ύπαρξης της αντλίας που παίρνει κίνηση από το στροφαλοφόρο συνήθως με ιμάντα, είναι ότι αν το νερό παράμενε ακίνητο μέσα στις σωληνώσεις, ύστερα από λίγο θα ζεσταινόταν υπερβολικά και θα εξατμιζόταν. Το νερό κινείται από τον κινητήρα προς το ψυγείο, που βρίσκεται συνήθως εμπρός από τον κινητήρα ή στο πλάι του. Εκεί ψύχεται από το ρεύμα του αέρα που δημιουργεί ο ανεμιστήρας (βεντιλατέρ) και η κίνηση του αυτοκινήτου και, αφού ψυχτεί, επιστρέφει στον κινητήρα. Το νερό πρέπει να διατηρείται σε μια σταθερή σχετικά, θερμοκρασία που είναι 70ο - 80οC περίπου, ώστε ο κινητήρας να λειτουργεί και να λιπαίνεται σωστά. Γι' αυτό στην είσοδο του ψυγείου, μέσα σ ένα λαστιχένιο σωλήνα απ' όπου περνά το νερό, βρίσκεται ένα εξάρτημα, μια βαλβίδα, που λειτουργεί με τη θερμοκρασία του νερού και είναι ανοιχτή όταν το νερό είναι ζεστό, ώστε να κυκλοφορεί στο ψυγείο και να ψύχεται ή κλειστή όταν το νερό είναι κρύο, ώστε ο κινητήρας να φτάνει γρήγορα στην κανονική θερμοκρασία λειτουργίας του. Η βαλβίδα αυτή λέγεται θερμοστάτης. Η αρχή λειτουργίας του θερμοστάτη, βασίζεται στο ότι τα μέταλλα διαστέλλονται όταν ζεσταθούν και συστέλλονται όταν ψυχτούν. Ο ανεμιστήρας του ψυγείου παίρνει κίνηση συνήθως από το στροφαλοφόρο με τον ιμάντα. Τα τελευταία χρόνια άρχισε όμως η χρησιμοποίηση των θερμοστατικών ανεμιστήρων, που λειτουργούν μόνο όταν η θερμοκρασία του νερού υπερβεί ένα σημείο που έχει προκαθορίσει ο κατασκευαστής. Οι ανεμιστήρες αυτοί λειτουργούν αυτόματα και κινούνται από ένα δικό τους ηλεκτροκινητήρα. Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν είναι: α) Πιο γρήγορο ζέσταμα του κινητήρα τις κρύες μέρες. β) Δεν απορροφούν μεγάλη δύναμη από τον κινητήρα, σε αντίθεση με τους κλασικούς ανεμιστήρες. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι το υψηλότερο κόστος κατασκευής τους σε σχέση με τους κλασικούς ανεμιστήρες.

7 Σε πάρα πολλά αυτοκίνητα, σήμερα το σύστημα ψύξης είναι κλειστό κύκλωμα, πράγμα που σημαίνει ότι οι ατμοί που σχηματίζονται από το ζεστό νερό, οδηγούνται σ' ένα δοχείο, όπου υγροποιούνται και ξαναεπιστρέφουν στο ψυγείο. Έτσι με κανονικές συνθήκες λειτουργίας, δεν υπάρχουν απώλειες νερού. Γι' αυτό το ψυγείο, σ' ένα κλειστό κύκλωμα δεν ανοίγεται, παρά μόνο στις περιοδικές συντηρήσεις ή αν ξέρουμε ότι σίγουρα υπάρχει κάπου διαρροή και απαιτείται συμπλήρωση. Επειδή όμως τα συστήματα αυτού του είδους χρησιμοποιούν μείγμα νερού και αντιπηκτικού, καλό είναι η συμπλήρωση να γίνεται σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Το σύγχρονο αυτοκίνητο. Στηρίζεται σε σχετικά απλές μορφές λειτουργίας και κατασκευαστικά είναι αρκετά πολυσύνθετο. Λειτουργικά μπορούμε να ξεχωρίσουμε σ ένα αυτοκίνητο πέντε μέρη: 1. Κινητήρας. 2. Σύστημα ανάρτησης, φρένων και οδήγησης. 3. Σύστημα μετάδοσης της κίνησης. 4. Καρότσα. 5. Ηλεκτρικό σύστημα. 1. Κινητήρας. Η λειτουργία του κινητήρα στηρίζεται στην παραγωγή μηχανικού έργου από τη χημική ενέργεια των καυσίμων. Οι πιο γνωστοί τύποι κινητήρα είναι ο τετράχρονος βενζινοκινητήρας εσωτερικής καύσης και ο κινητήρας Diezel (Ντήζελ). α) Κατασκευή. Ο κινητήρας αποτελείται από τέσσερις ως δώδεκα κυλίνδρους, μέσα στους οποίους κινούνται παλινδρομικά τα έμβολα. Η κίνηση αυτή με τη βοήθεια ενός άξονα, που λέγεται στροφαλοφόρος, μετατρέπεται σε περιστροφική και μεταβιβάζεται στους τροχούς με τη βοήθεια του συστήματος μετάδοσης. Σε κάθε κύλινδρο υπάρχουν δυο ή τέσσερις (σε ζευγάρια) βαλβίδες: εισαγωγής και εξαγωγής, από τις οποίες μπαίνει και βγαίνει το μείγμα αέρα και καυσίμου. Ο χρόνος που ανοίγουν και κλείνουν οι βαλβίδες αυτές καθορίζεται με μεγάλη ακρίβεια από τον εκκεντροφόρο άξονα. Τα έμβολα συνδέονται με το στροφαλοφόρο άξονα με τις μπιέλες. Το σώμα (μπλοκ) του κινητήρα είναι κατασκευασμένο συνήθως από χυτοχάλυβα ή κράμα αλουμινίου. Η κεφαλή του κυλίνδρου (καπάκι) από κράμα αλουμινίου. Τα έμβολα, οι μπιέλες και ο στρόφαλος που καταπονούνται πολύ, κατασκευάζονται από ειδικά μέταλλα, με βάση το ατσάλι, ώστε να αντέχουν στις υψηλές πιέσεις, στις τριβές και στη μεγάλη θερμοκρασία. β) Λειτουργία. Η λειτουργία του κινητήρα γίνεται σε τέσσερις φάσεις (χρόνους). 1. Εισαγωγή. Το έμβολο που βρίσκεται στην κορυφή περίπου του κυλίνδρου, κατεβαίνει ενώ συγχρόνως ανοίγει η βαλβίδα εισαγωγής και ο κύλινδρος γεμίζει με μείγμα αέρα καύσιμου. 2. Συμπίεση. Οι βαλβίδες είναι κλειστές, και το έμβολο κινείται προς τα πάνω, συμπιέζοντας το καύσιμο μείγμα. 3. Εκτόνωση. Λίγο πριν το έμβολο φτάσει στο ανώτερο σημείο της διαδρομής του (ΑΝΣ - άνω νεκρό σημείο), το μπουζί (σπινθηριστής) προκαλεί ανάφλεξη στο μείγμα και τα αέρια που έχουν πολύ μεγάλη πίεση, σπρώχνουν το έμβολο προς τα κάτω. Στους κινητήρες Ντήζελ, η ανάφλεξη γίνεται χωρίς να υπάρχει μπουζί, επειδή το μείγμα αέρα - πετρελαίου συμπιέζεται πάρα πολύ. Στο χρόνο αυτό, παράγεται και η δύναμη του κινητήρα. 4. Εξαγωγή. Το έμβολο αρχίζει να κινείται πάλι προς τα πάνω, η βαλβίδα εξαγωγής είναι

8 ανοιχτή και τα καυσαέρια σπρώχνονται έξω από τον κύλινδρο, στην πολλαπλή εξαγωγή, στην εξάτμιση. Όπως φαίνεται λοιπόν, για να συμπληρώσει τους τέσσερις χρόνους ο κινητήρας, ο στροφαλοφόρος κάνει δυο πλήρεις στροφές. γ) Λίπανση. Η λίπανση ενός κινητήρα εξυπηρετεί δυο σκοπούς: α) Ελαττώνει τις τριβές μεταξύ των διάφορων μεταλλικών επιφανειών και β) το λιπαντικό μέσο απορροφά τη θερμότητα που παράγεται από την τριβή. Το λάδι, βρίσκεται στο κάτω μέρος του κινητήρα, σ' ένα ανοιχτό δοχείο που λέγεται κάρτερ. Μέσα στο κάρτερ είναι βυθισμένη η αντλία του λαδιού, της οποίας το στόμιο είναι καλυμμένο από ένα χοντρό φίλτρο (μεταλλική σίτα). Η αντλία τραβά το λάδι από το κάρτερ και το διοχετεύει στα ειδικά κανάλια, που υπάρχουν στον κινητήρα και τα εξαρτήματά του με υψηλή πίεση, περνώντας το πρώτα από το φίλτρο του λαδιού που συγκρατεί τις ακαθαρσίες του ή τυχόν ψήγματα μετάλλου που έχουν δημιουργηθεί από τις τριβές. Το λάδι, αφού περάσει από όλα τα σημεία που πρέπει να λιπανθούν, στάζει από διάφορα σημεία πίσω στο κάρτερ. Ένας άλλος τρόπος λίπανσης που χρησιμοποιούνταν παλαιότερα. είναι αυτός που γινόταν με εκτόξευση. Σ' αυτόν ο στρόφαλος ήταν μισοβυθισμένος στο λάδι και με ειδικά πτερύγια σαν νύχια, που ήταν προσαρμοσμένα πάνω του εκτόξευε, καθώς περιστρεφόταν, το λάδι στα ψηλότερα μέρη του κινητήρα. Η μέθοδος αυτή θεωρείται ξεπερασμένη, επειδή είναι τελείως ανεπαρκής για τη λίπανση των σημερινών κινητήρων, που είναι πολύστροφοι και έχουν υψηλή απόδοση. Αντίθετα, αναπτύχθηκε μια ακόμα πιο προωθημένη μέθοδος που και σήμερα ακόμα χρησιμοποιείται σπάνια, η μέθοδος του "ξερού κάρτερ", την οποία βρίσκουμε σε κινητήρες πολύ υψηλών αποδόσεων. Στη μέθοδο αυτή, το κύκλωμα του λαδιού είναι κλειστό και όλη η κυκλοφορία γίνεται με πίεση. Το λάδι είναι σ' ένα κλειστό δοχείο, από το οποίο το τραβά η αντλία αναρρόφησης, που το περνά με πίεση μέσα από το φίλτρο και τον κινητήρα. Το λάδι επιστρέφει πίσω στο κλειστό δοχείο με άλλη αντλία, χωρίς να περάσει καθόλου από το κάρτερ και έτσι το κύκλωμα λαδιού βρίσκεται πάντα σε πίεση. δ) Ψύξη. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης παράγει μεγάλες ποσότητες θερμότητας, κατά τη στιγμή της ανάφλεξης, που έχουν ως αποτέλεσμα την άνοδο της θερμοκρασίας του κινητήρα σε ανεπιθύμητα επίπεδα, γύρω στους 1.000C, για παράδειγμα. Αν δεν υπήρχε η κατάλληλη ψύξη, οι θερμοκρασίες αυτές θα είχαν καταστρεπτική επίδραση στα διάφορα μέρη του κινητήρα και θα προκαλούσαν την αυτανάφλεξη του μείγματος, πράγμα που θα έκανε αδύνατη τη λειτουργία του. Από τα επιχειρήματα αυτά είναι εύκολο να φανεί πόσο αναγκαία είναι η ύπαρξη του συστήματος ψύξης για έναν κινητήρα.