Cómo funciona un coche: diseño y ejemplos

Si le haces una pregunta sobre el funcionamiento de un coche a un automovilista experto, te dejará de lado. Este gesto dirá que no merece la pena que un principiante o un tonto se ocupe de cosas complicadas. Pero en la práctica, las personas que tienen un conocimiento general de los coches pueden llegar a ser muy buenos mecánicos. Así pues, saber cómo funciona tu coche puede ser necesario para la autorreparación, el tuning o el montaje de coches de bricolaje y, simplemente, para el desarrollo general.

Para que la descripción sea más comprensible, le sugerimos que vea un vídeo en 3D, que le ayudará a dominar el complejo material. Comencemos la narración con el hecho de que el diseño moderno de un vehículo de pasajeros y, como suele decirse, la arquitectura, se formó gradualmente. El primer coche fue fabricado por Karl Benz a partir de un cuadro de bicicleta y un motor de combustión interna de construcción propia o motor de combustión interna.

La gasolina se utilizaba para repostar porque era un combustible barato y disponible que se vendía en las farmacias. Cuando la esposa de Benz necesitó repostar en su famoso viaje, buscó una farmacia.

El principio general de funcionamiento de un motor de combustión interna es convertir la energía de la combustión en energía mecánica, lo que se hace mediante una transmisión. En términos modernos, este dispositivo se denomina caja de cambios o transmisión.

Estructura general y diseño del vehículo

El diseño de un coche es bastante sencillo, pero se ha vuelto más complejo gracias al desarrollo y la evolución de diversos mecanismos. Se reduce al trabajo:

• motor;
• transmisiones;
• del tren de rodaje;
• sistemas de control.

El tren de rodaje puede considerarse un mecanismo independiente, complementado por la estructura portante y la carrocería. En la práctica, también se caracteriza por el sistema de tracción:

• Tracción delantera, en la que las ruedas delanteras son las motrices: la versión más común;
• tracción trasera, con ruedas traseras motrices - con mayor potencia de tracción;
• tracción total: con todas las ruedas directrices. En algunos coches nuevos de prestigio, la transmisión también está conectada a motores adicionales para cada rueda. Por ejemplo, como en los hipercoches

La transmisión es un mecanismo para convertir la energía del motor de combustión interna en transmisión mecánica. Se implementa según un principio de varias etapas, por lo que en los anuncios de coches a menudo se oye que hay instalada una caja de cambios de 8 o 10 velocidades. Esta unidad puede ser, a su vez, mecánica (MKPP), conmutable por el conductor, híbrida (versión bastante rara) y automática (AKPP).

El sistema de dirección del vehículo se refiere específicamente al sistema de dirección y no a los equipos adicionales de a bordo. Incluye la dirección asistida, el ABS y el sistema de frenos. El equipamiento de a bordo incluye los subsistemas del motor, la electrónica eléctrica y de a bordo y el climatizador.

Lo que acabamos de describir también suele denominarse disposición del vehículo. Hay un artículo aparte sobre esto en Wikireedia. Disposición de los coches de pasajeros.

Carrocería, chasis, monocasco y plataforma

El vehículo consta de un chasis portante y una carrocería. En los vehículos modernos, la carrocería está combinada con el chasis y es portante. Puede tener dos tipos de construcción:

• marco;
• sin marco.

Aunque el chasis es el bastidor portante al que se fijan los principales componentes de cualquier vehículo, existen variaciones en la interpretación del término. En términos modernos, el chasis es un conjunto completo de unidades formado por la transmisión, el bastidor y los mandos.

Y esa forma de entender la estructura portante se ha fijado desde principios del siglo XX. Cuando Enzo Ferrari compró un chasis Lancia para competir, en realidad compró el chasis con la caja de cambios y la dirección.

Para los automovilistas de a pie y los mecánicos de coches, la estructura portante de un coche se entiende más bien como el «chasis» con el bastidor. Y cuando se compra un coche usado, es necesario saber en qué condiciones se encuentra. En este caso, se trata más bien de la conservación de las características portantes y la rigidez de la estructura. En particular, si el bastidor de soporte de carga no ha sido dañado por el óxido u otros eventos (accidentes de tráfico).

Plataforma

La parte de la carrocería que soporta la carga también puede denominarse plataforma. Este término es utilizado por las empresas automovilísticas y se menciona a menudo en la publicidad. Sin embargo, plataforma se considera un concepto más amplio que chasis, que incluye un conjunto de componentes básicos, elementos estructurales típicos y... equipamiento. Una plataforma se basa en una solución tecnológica compleja. En sentido estricto, es un chasis, pero con un diseño estructural y técnico más complejo.

Monocock

En los coches modernos, la carrocería es una estructura autoportante, lo que la asemeja a otra solución estructural: el monocasco. Se trata de una estructura espacial en la que el armazón es el único y principal elemento portante.

Una solución similar fue utilizada por MCLaren en un coche de carreras de Fórmula 1 y posteriormente se convirtió en una estructura de carrocería clásica para los coches deportivos. Obviamente, la idea está tomada de la construcción aeronáutica. No es de extrañar, ya que muchas empresas empezaron o interactuaron con este campo de actividad. Una experiencia similar ha BMW, nissan y otras empresas.

Vehículos de ruedas múltiples

Al hablar del chasis y el tren de rodaje, merece la pena mencionar el número de ruedas. Normalmente hablamos de 4 ruedas, pero hay versiones de coches con 6 y 8 ruedas. Algunos modelos experimentales tenían una disposición del chasis en forma de rombo, pero resultaron inadecuados para el uso masivo. No obstante, en los países asiáticos se pueden encontrar coches de tres ruedas. Lit Motors desarrolló un coche equilibrado de dos ruedas.

Motor

El motor suele estar situado en el compartimento del motor, en la parte delantera del vehículo. Se trata de una disposición habitual, pero no la única posible. Por ejemplo, la disposición del motor en el centro es característica de Porsche, Esta solución es exclusiva de esta marca, así como de varios deportivos. La posición del motor delantero también se diferencia por el tipo - longitudinal, como en Ferrari, y Lamborghini, y transversal, como el Honda NSX y el Toyota MR2.

En el último siglo, los fabricantes de automóviles no han dejado de dar rienda suelta a su imaginación. Algunas soluciones se han generalizado, otras se han tomado prestadas de otros vehículos. Por ejemplo, la ubicación del motor en la parte delantera corresponde a la disposición del capó, donde el compartimento del motor está situado delante del conductor. También existe la disposición semicúpula. Es típica, por ejemplo, de los autobuses urbanos y los VAZ Bukhanka, pero no sólo.

La disposición semicúpula se utiliza en muchos turismos con vista panorámica. En estos vehículos, la ventanilla y el capó están muy inclinados, lo que da la impresión de una disposición de un solo volumen, aunque el motor se sitúa tradicionalmente en la parte delantera. En las ventas, sobre todo en los monovolúmenes, se pueden encontrar disposiciones tipo wagon y cabover.

Los vehículos modernos pueden utilizar diversos motores. Los más comunes son: Motores de combustión interna que funcionan con gasolina y gasóleo. Sin embargo, esto no es una panacea. El motor puede funcionar con gas, turbina de vapor, mercurio e incluso madera (lo que significa que emite monóxido de carbono al quemar combustible natural). Recientemente se han generalizado los motores híbridos y eléctricos.

El motor, dependiendo del tipo de combustible elegido, puede tener un diseño diferente y, lo que es más importante, complejo. El motor de combustión interna también incluye el sistema de combustible, la refrigeración, el sistema de escape y una serie de subsistemas. Por su diseño, el motor de combustión interna está unido a la transmisión mediante un volante de inercia, y la transmisión impulsa las ruedas motrices del vehículo a través de un tren de transmisión adecuado.

Transmisión

Una transmisión es una pieza especial del equipo mecánico de un vehículo que puede tener un diseño exclusivo desarrollado por el fabricante. Controla el par y transmite el trabajo mecánico al chasis a través del volante del motor.

En general, como ya se ha mencionado, existe una distinción entre transmisión manual y automática. No hace mucho, la transmisión automática era preferida por los conductores con mucha experiencia al volante, está presente en coches caros y baratos. La caja de cambios manual está más adaptada a la conducción extrema.

La transmisión automática solía ser el dominio de los principiantes: este tipo de transmisión cambia de marcha de forma independiente. Sin embargo, en los últimos años se han borrado los límites asociados a la conducción. Esto se debe a la transición a un nuevo modelo de conducción y a la introducción de funciones de conducción automática. Casi todas las transmisiones de los nuevos modelos son automáticas, pero algunos fabricantes dejan la opción de cambiar a la MKPP.

Si en el entendimiento de muchos automovilistas, la transmisión es la caja de cambios, en la práctica no es así. La caja es parte de los mecanismos de la transmisión, con el MKPP complementado por un embrague, engranaje principal, diferencial y semiejes. Cuando se hace referencia a esto, por lo general significa un engranaje diferencial adicional. Juntos, el motor y la transmisión proporcionan el movimiento de las ruedas, dependiendo del tipo de tracción.

En los vehículos de tracción trasera, el engranaje principal y el diferencial se extraen de la caja de transmisión y se complementan con una toma de fuerza. En los vehículos con tracción a las cuatro ruedas, también se monta una caja de transferencia.

Los vehículos con tracción a las cuatro ruedas tienen el tren motriz más complejo. Pero este diseño mejora la maniobrabilidad y la capacidad todoterreno del vehículo. Normalmente, los sistemas de tracción a las cuatro ruedas se utilizan en todoterrenos (crossovers, SUV) y coches deportivos. Cada tipo de disposición tiene diferentes pérdidas de transmisión y eficiencia. La disposición en vehículos exclusivos puede variar. Por ejemplo, puede no haber árbol de levas, como en el Koenigsegg, Spyker и Qoros.

Equipamiento

El chasis se considera parte del bastidor y la plataforma, pero al mismo tiempo es un mecanismo independiente responsable del movimiento normal del vehículo. En concreto, esto se traduce en una conducción suave con mínimas vibraciones percibidas en el habitáculo.

El tren de aterrizaje incluye:

• ruedas;
• suspensión.

El juego de ruedas incluye:

• neumáticos;
• discos;
• en algunos casos, cámaras.

La suspensión incluye:

• soportes de rueda;
• muelles;
• amortiguadores;
• guías de rueda;
• estabilizador transversal;
• elementos de fijación de la suspensión a la carrocería.

La suspensión tiene un diseño bastante complejo. Los detalles de su diseño son muy importantes para cada vehículo en particular, ya que garantizan la maniobrabilidad y la suavidad de marcha. Las suspensiones pueden tener diferentes diseños. Muy popular es una independiente delantera y trasera, correspondiente al tipo McPherson. Este tipo de organización de la suspensión también se denomina vela oscilante. La suspensión trasera suele ser semi-independiente con una viga de torsión.

Sistema de gestión de vehículos

El conductor puede manejar los sistemas descritos a través de la columna de dirección. Esto se hace mediante la dirección, que se hace más fácil gracias a la dirección asistida instalada. El sistema de dirección también incluye el sistema de frenado, que en los vehículos modernos se complementa con subsistemas de estabilidad.

Los controles del motor y la transmisión son un subsistema diferente. No forman parte del sistema de control, pero están estrechamente relacionados con él.

En general, podemos decir que el control del vehículo se reduce a varios subsistemas:

• dirección: sirve para cambiar el sentido de la marcha;
• Sistema de frenos: se utiliza para detener y ralentizar el vehículo;
• gestión del motor: cambio del par motor que controla la transmisión;
• Control de la transmisión, que regula la velocidad, el modo de conducción y otros parámetros fijados por el estilo de conducción.

En los vehículos modernos que admiten algunos niveles de conducción autónoma, todos los controles anteriores están controlados electrónicamente.

Material eléctrico

Por material eléctrico se entienden todos los componentes y mecanismos que consumen electricidad. Es un tipo de sistema transversal con funcionalidad de extremo a extremo. Para garantizar la transmisión normal de datos y el suministro eléctrico, los distintos dispositivos se conectan al bus CAN. Pero esta solución sólo es típica de los coches exclusivos.

El material eléctrico está representado por:

• fuentes;
• por los consumidores;
• conductores;
• dispositivos auxiliares.

La fuente de electricidad es la batería, que a su vez se carga con el motor de combustión interna. Las baterías pueden cargarse directamente de la red eléctrica, como es el caso de los vehículos híbridos y VE. También son una fuente de energía para el motor. También puede haber varios recuperadores de energía en el sistema. Por ejemplo Koenigsegg, Magneto Marelli Existen sistemas de regeneración de frenos.

Los dispositivos auxiliares incluyen relés y fusibles que evitan que todo el sistema falle en caso de cortocircuito.

Conclusión

En conjunto, un coche es un dispositivo que combina varios convertidores de energía en trabajo mecánico, que pone el vehículo en movimiento. Una explicación más detallada de la labor de los nodos y mecanismos le permitirá entender por sí mismo no sólo en la estructura y reparación, sino también en la creación de sus propios vehículos como resultado de la sintonización profunda. Este es un pasatiempo muy interesante con resultados impresionantes, vale la pena para entender cómo funciona un coche.

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