Устройство автомобилей. Двигатели

УДК 629.331.02(075.8)
ББК 39.33-04я73
 
С13

Р е ц е н з е н т ы: кафедра «Техническая эксплуатация автомобилей» ГУ ВПО «Белорусско-Российский 
университет» (заведующий кафедрой кандидат технических наук, доцент О.В. Билык); профессор кафедры 
автомобильного транспорта УО «Полоцкий государственный университет» доктор технических наук, профессор В.П. Иванов

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может быть 
осуществлено без разрешения издательства.

ISBN 978-985-06-3038-4 
© Савич Е.Л., 2019
 
©  Оформление. УП «Издательство 
“Вышэйшая школа”», 2019

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АКБ – аккумуляторная батарея
АТС – автомобильное транспортное средство 
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь
БТСЗ – бесконтактно-транзисторная система зажигания
ВВП – валовый внутренний продукт
ВМТ – верхняя мертвая точка
ГРМ – газораспределительный механизм
ДВС – двигатель внутреннего сгорания
ИМ – исполнительный механизм
КП – коробка передач
КПД – коэффициент полезного действия 
КСЗ – контактная система зажигания
КТСЗ – контактно-транзисторная система зажигания
КШМ – кривошипно-шатунный механизм 
НМТ – нижняя мертвая точка
НЧ – низкая частота
ОГ – отработавшие газы
ОЖ – охлаждающая жидкость
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство
ОП – оперативная память 
ПЖД – подогреватель жидкостный двигателя
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство 
ПМ – постоянная память 
СНГ – сжиженный нефтяной газ
СПГ, КПГ – сжатый, компримированный нефтяной газ 
СППЗУ – стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство
ТВЧ – ток высокой частоты
ТНВД  – топливный насос высокого давления
ЦПГ  – цилиндропоршневая группа
ЧИП – число-импульсный преобразователь аналоговых сигналов в цифровые
ШИМ – широтно-импульсная модуляция
ЭБУ – электронный блок управления
ЭДС – электродвижущая сила
4 WD – полный привод
ABS (Anti-lock braking system) –  антиблокировочная система тормозов 
ACP (Audio control protocol) – протокол управления аудиотехникой
Airbag – надувная подушка безопасности
ASD (Active sound design) – активный дизайн звука
ASIC – (Application-specific integrated circuit) – специализированная интегральная схема
ASR (Antriebsschlupfregelung) – противобуксовочная система
AVS (Valvelift system) – изменяемая высота подъема клапана
CAN (Controller area network) – электронная цифровая шина данных
DOHC (Double over head camshaft) – двойной распределительный вал
EGR – (Exhaust gas recirculation) – система рециркуляции выхлопных газов
EOBD – (European on board diagnostic) – Европейская бортовая диагностическая система
ESP (Electronic stability program) – электронная система курсовой устойчивости
EWS – электронный иммобилайзер 
FSI (Fuel stratified injection) – послойный (непосредственный) впрыск топлива
HPI (High pressure injection)  – непосредственный впрыск
ISM (industrial, scientific and medical) – диапазон индустриальный, научный и медицинский

ISO (International organization for standardization) – Международная организация по стандартизации
LIN (Local interconnect network) – локальная коммутируемая сеть
MPI (Multi point injection) – многоточечный впрыск
MSR (Motor schleppmoment regelung) – система управления тормозным моментом 
MOST (Media oriented systems transport) – оптическая передача данных
OBD (On board diagnostic) – бортовая диагностика
OHС (Overhead camshaft) – один верхний распределительный вал
OHV (Overhead valves) – система газораспределения с верхним расположением клапанов
PLD (Pump line duse) – дизельная  топливная аппаратура насос – трубопровод – форсунка
SCP (Standard corporate protocol) – стандартный корпоративный протокол
SCR (Selective catalytic reduction) – селективное каталитическое восстановление
SISS (Smart idle stop system) – система облегчения запуска двигателя 
SOHC (Single over head camshaft) – одинарный верхний распределительный вал
TCS (Traction control system) – противобуксовочная электронная система
TFSI (Turbo fuel stratified injection) – турбированный двигатель с послойным впрыском топлива
VIN (Vehicle identification number) – идентификационный номер
VIS (Vehicle identification section) – отличительная часть идентификационного номера
VIVT (Vriable inlet valve timing) – изменяемые фазы газораспределения
VTEC (Variable valve timing and lift electronic control) – электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов
WMI (Word manufacturers identification) – мировой производитель-идентификатор
ZMS (Zweimassenschwungrad) – двухмассовый маховик

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современный рынок производителей двигателей автомобилей характеризуется 
многообразием моделей различных стран и фирм, которые отличаются назначением, ценой, а также динамическими, экологическими и топливно-экономическими 
свойствами, что особенно характерно для автомобилей дальнего зарубежья. Это 
связано главным образом с рынком потребления двигателей автомобилей и возникающей при этом конкуренцией производителей, стремящихся удовлетворить 
запросы потребителей, а также с постоянно возрастающими требованиями к повышению комфорта, снижению расхода топлива и негативного воздействия автомобиля на окружающую среду и повышению безопасности автомобиля при его эксплуатации.
В изданной на русском языке литературе описаны в основном конструкции 
двигателей автомобилей производства стран СНГ прошлых лет. Однако автомобили стран Западной Европы, Японии, Китая и Америки, а также современные автомобили стран СНГ, которые в настоящее время совершенствуются по передовым 
образцам известных производителей, имеют серьезные отличительные особенности 
относительно ранее выпускавшихся.
Современные двигатели автомобилей имеют свои особенности, связанные с 
применением электронных систем управления агрегатами и системами двигателей, 
наддува, систем изменения высоты подъема клапанов и фаз газораспределения, 
электронных систем впрыска бензиновых двигателей и двигателей, работающих на 
газообразном топливе, дизельных двигателей, систем снижения токсичности отработавших газов, систем комфорта, применением в качестве силовой установки 
электродвигателей и т.д.
Несмотря на многообразие и различие конструкций двигателей у разных производителей, в пособии выделены общие тенденции в их развитии, характерные 
для большинства автомобильных двигателей.
Учебное пособие предназначено для изучения конструкции двигателей автомобилей студентами учреждений высшего образования, может использоваться в 
системе учреждений среднего специального и профессионального образования, а 
также при повышении квалификации. 
Автор выражает благодарность за высказанные замечания и пожелания, позволившие улучшить качество материала, излагаемого в учебном пособии, рецензентам: профессору кафедры автомобильного транспорта УО «Полоцкий государственный университет» доктору технических наук, профессору В.П. Иванову; кандидату технических наук, доценту кафедры «Техническая эксплуатация автомобилей» 
ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» Н.А. Коваленко.

Е.Л. Савич, профессор кафедры «Техническая эксплуатация автомобилей» 
УО «Белорусский национальный технический университет»

1

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ 
И КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

1.1. Роль автомобильного транспорта в перевозках 
грузов и пассажиров

Главная задача государства – подъем материального и культурного уровня 
жизни народа в результате динамичного и пропорционального развития общественного производства и повышения его эффективности, ускорения научно-технического прогресса, роста производительности труда, улучшения качества работы. 
Большая роль в этом принадлежит транспорту, основной задачей которого является более полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства 
и населения в перевозках, ускорение доставки грузов и передвижения пассажиров.
Но нельзя сводить роль транспорта только к перемещению грузов и пассажиров. 
Он активно воздействует на весь процесс расширенного воспроизводства и особенно на продолжительность цикла, на формирование запасов сырья, топлива и продукции, емкость складов, объем товаров, находящихся в процессе перемещения, 
и др. Таким образом, транспорт в настоящее время решает сложные и крупномасштабные задачи, способствуя экономическому и социальному прогрессу общества.
Экономичная, эффективная и оперативная работа автомобильного транспорта 
обеспечивается рациональным использованием многомиллионного парка 
 подвижного состава – грузовых и легковых автомобилей, автобусов, прицепов и 
полуприцепов. Транспорт в экономике Беларуси является неотъемлемой частью 
производственной и социальной инфраструктуры. В нем занято 5,8% от среднесписочной численности работников республики или 192 тыс. чел. Доля транспортных 
услуг в валовом внутреннем продукте (ВВП) составляет 7,1% , в инвестициях страны – 4,2%.
Автомобильный транспорт (далее – автотранспорт) имеет технико-экономические преимущества по сравнению с другими видами транспорта: высокая скорость 
доставки груза, сравнительно малые капитальные вложения при организации перевозок, простая в любых географических и климатических условиях организация 
технического обслуживания и ремонта автомобилей; меньшая по сравнению с 
железнодорожным транспортом стоимость перевозок на короткие расстояния. При 
этом устраняется потребность в промежуточных складах, повышается сохранность 
грузов, сокращаются расходы на тару.
В автотранспорте сконцентрировано свыше 97% от всех лицензируемых субъектов транспортной деятельности.
В отличие от других видов транспорта автотранспорт в постоянно возрастающих 
объемах перевозит международные грузы. Это обусловлено его высокой маневренностью, большой скоростью, обеспечением перевозок от двери отправителя до 
двери получателя в прямых безперегрузочных сообщениях. Автотранспорт стал 
незаменимым средством и при смешанных перевозках.

За последние годы автотранспорт выполняет свыше 55% объемов внутренних 
грузовых перевозок страны с тенденцией увеличения этой доли, являясь, таким 
образом, главным перевозчиком для растущих секторов экономики Беларуси.
Постоянно растущая потребность в автомобильных транспортных перевозках 
способствует ужесточению требований к конструктивному совершенству автомобилей. В последние годы появились принципиально новые модели грузовых и 
легковых автомобилей, автобусов, отвечающие современным требованиям: 
  по показателям мощности;
  безопасности конструкции (т.е. таким качествам автомобиля, способствующим 
снижению вероятности попадания его в дорожно-транспортные происшествия);
  экологической безопасности (степень воздействия автомобиля на окружающую среду, определяемая вредностью отработавших газов, внешним шумом, давлением на грунтовую поверхность, возможность утилизации элементов конструкции после выработки ресурса) и др. 

1.2. Этапы развития отечественной автомобильной 
промышленности

На дорогах Беларуси первый автомобиль появился в 1895 г. Именно тогда Ковенский округ путей сообщения, в который входили и все белорусские губернии 
(кроме Могилевской), приобрел техническую новинку – автомобиль. Количество 
автомобилей росло довольно быстро, появились они и в личном пользовании. 
В целом, хотя автомобиль продолжал оставаться экзотикой, он довольно уверенно 
занял ведущее место в грузовых и пассажирских перевозках на шоссе.
По примеру Министерства путей сообщения Российской империи обзавелись 
новой техникой и другие гражданские учреждения белорусских губерний. Несмотря 
на то, что автомобиль являлся дорогим удовольствием, среди автовладельцев в Беларуси начала XX в. можно найти представителей всех слоев общества – от аристократа до крестьянина.
На заре автомобилизации Беларуси интересную страницу представляет использование автомобиля в качестве общественного транспорта. В 1906 г. минчанин 
И. Федоров обратился в городскую управу с просьбой разрешить ему перевозку на 
автомобиле пассажиров. Он же стал виновником и первой известной в Минске автокатастрофы. 20 августа 1906 г. машина на Подгорной улице (ныне ул. К. Маркса) 
врезалась в телеграфный столб, пассажиров выбросило на мостовую, при этом 
одного из них смертельно травмировало.
После первого не слишком удачного опыта таксомоторное движение в Минске 
было возобновлено только осенью 1912 г. К 1914 г. в распоряжении минчан было 
шесть автомобилей-такси Overland, Darak, Oldsmobile, Mersedes, Ford, Opel мощностью от 20 до 35 л. с. В конце 1913 г. житель Минска по фамилии Выготский просил разрешение на право эксплуатации автобуса вместимостью 20 человек для перевозки пассажиров по городу и его окрестностям. Весной 1914 г. между центром 
города и Комаровкой (тогда городской окраиной) начал курсировать шестиместный 
маршрутный автомобиль.
Автомобильные перевозки на территории Беларуси более стабильно стали 
осуществляться с 1920 г., когда были получены первые 20 автомобилей. Через 5 лет 
в Минске появились первые 11 автобусов, которые начали выполнять регулярные 
внутригородские перевозки пассажиров. К концу 1928 г. на территории БССР име

лось 139 легковых машин (63 марки), 97 грузовых (43 марки) и 144 специальных 
(38 марок) – всего 350 (144 марки). К 1941 г. в Беларуси насчитывалось 990 автомобилей.
К 1986 г. в республике функционировало 28 автовокзалов, 112 автостанций и 
270 автопавильонов с кассами. К этому времени подвижной состав насчитывал 
свыше 12 тыс. автобусов и более 3 тыс. таксомоторов, которые были сосредоточены 
в 42 автобусных и таксомоторных парках, а также в 82 смешанных автомобильных 
парках.
На 01.01.2017 г. в Республике Беларусь в личной собственности находилось 
10 947 автобусов, 138 388 грузовых автомобилей и 2 957 400 легковых автомобилей. 
По количеству автомобилей на 1 тыс. жителей Беларусь обогнала такие развитые 
страны Европы, как Венгрия, Польша, Словакия и Чехия. К примеру, в Польше на 
1 тыс. жителей приходится 243 автомобиля, в Беларуси – 311, в Германии – 545.
Основные этапы развития автомобилестроения СССР. Производство автомобилей в России началось в 1908 г. со сборки машин на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге, было выпущено примерно 800 машин. В 1916 г. состоялась 
закладка завода Автомобильного московского общества (АМО), где с 1917 по 1919 г. 
собирались автомобили Ф-15 по итальянской лицензии. С 1919 по 1923 г. завод выполнял в основном ремонт автомобилей, а 1 ноября 1924 г. был собран первый советский грузовик АМО-Ф-15.
В развитии автомобильной промышленности СССР можно выделить следующие  этапы:
  1924–1930 гг. – мелкосерийное производство автомобилей на заводе АМО (в 
настоящее время АМО ЗИЛ);
  в 1925 г. начат выпуск грузовых автомобилей на Ярославском автомобильном заводе;
  в 1930 г. пущен в строй Московский завод малолитражных автомобилей, 
принято решение о строительстве в Нижнем Новгороде автомобильного завода 
мощностью 100 тыс. автомобилей в год;
  в 1931 г. начата реконструкции завода АМО для массового производства грузовиков конвейерным способом;
  в 1932 г. построен Горьковский автомобильный завод (ГАЗ), начался серийный выпуск грузовиков ГАЗ-АА. В этот период Ярославский автомобильный завод 
начал выпуск большегрузных автомобилей, Московский завод малолитражных автомобилей освоил производство легковых автомобилей КИМ-10;
  в 1944 г. построен завод на Урале, начат выпуск грузовых автомобилей 
ЗИС-5В;
  1947–1958 гг. – разработаны и поставлены на производство автомобили 
новых конструкций: грузовые большой грузоподъемности, тягачи, автомобили-самосвалы, специализированные (пожарные, санитарные и др.). Вступили в 
строй новые автомобильные и автобусные заводы в городах Минск, Павловск, 
Кутаиси, Кременчуг и Львов. Расширился типаж грузовых и легковых автомобилей, автобусов;
  1959–1965 гг. – увеличивается число выпускаемых автомобилей, повышается их качество. Происходит специализация и кооперирование заводов по выпуску 
автомобилей. Производство карьерных самосвалов грузоподъемностью выше 25 т, 
изготовляемых на Минском автомобильном заводе (МАЗ), передано Белорусскому автомобильному заводу (БелАЗ) в Жодино;

 1966–1970 гг. – реконструкция и техническое перевооружение заводов 
ГАЗ, ЗИЛ, АЗЛК, МАЗ, БелАЗ и др. Вступили в строй Ижевский автомобильный 
завод по производству автомобилей «Москвич-408» и Волжский автомобильный 
завод.
16 марта 1976 г. в г. Набережные Челны был выпущен первый автомобиль 
 КамАЗ-5320.
Автомобильная промышленность в Республике Беларусь. «Минский автомобильный завод» основан в 1944 г. Первый грузовик был сконструирован в 1947 г. В феврале 2009 г. РУП «Минский автомобильный завод» был реорганизован в открытое 
акционерное общество (ОАО «МАЗ»). Продукция МАЗа соответствует экологическим стандартам Евро-4, Евро-5, Евро-6. Под маркой МАЗ с конвейера завода 
сходят седельные тягачи, бортовые автомобили, шасси под установку различного 
спецоборудования. С 1995 г. МАЗ выпускает автобусы.
Белорусский автомобильный завод (РУП «БелАЗ») специализируется на выпуске 
карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъемности, а также другого тяжелого транспортного оборудования, применяемого в горнодобывающей и 
строительной отраслях промышленности. Продукция предприятия – это карьерные 
самосвалы грузоподъемностью 30…450 т; техника для обслуживания карьеров: 
фронтальные погрузчики, колесные бульдозеры, тягачи-эвакуаторы; техника для 
подземных работ (шахтные вагоны, механические крепи для лавовых комплексов), 
а также тяжеловозы и шлаковозы для металлургических предприятий, аэродромные 
тягачи и другое тяжелое транспортное оборудование. В сентябре 2013 г. создали 
самый большой в мире самосвал грузоподъемностью 450 т.
Могилевский автомобильный завод имени С.М. Кирова (РУП «МоАЗ» – филиал 
ОАО «БелАЗ») в разное время производил локомобили, автоскреперы, автосамосвалы, автопогрузчики и другую технику. В настоящее время значительно расширена номенклатура выпускаемых машин по специальным заказам наряду с основными видами продукции, которая включает самоходные скреперы, автопоезда для 
подземных работ и тоннелей, тягачи для буксировки самолетов, погрузчики, самосвалы повышенной проходимости, автобетоносмесители, шасси под монтаж различного оборудования.
Минский завод колесных тягачей (РУП «МЗКТ») разрабатывает и производит 
многоосные автомобили высокой проходимости. Первоначально такие машины 
использовались исключительно (90…95%) для военных целей – устанавливались 
зенитно-ракетные комплексы и ракеты различного класса. Сегодня производятся 
седельные тягачи, армейские многоцелевые полноприводные шасси и шасси повышенной проходимости, предназначенные для монтажа различных установок – ремонта и бурения нефтяных и газовых скважин, под краны грузоподъемностью 50 т, 
самосвалы, экскаваторы, автопоезда (50…70 т) для транспортировки нефтяных и 
газовых труб по дорогам общего пользования и в труднодоступной местности.
Производство автобусов сосредоточено на МАЗ и Лидском заводе «Неман».
В настоящее время начал работу ЗАО СЗАО «Белджи» (Борисов, Минская область). 
Акционерный состав белорусско-китайского предприятия включил ОАО « БелАЗ», 
СЗАО «СоюзАвтоТехнологии», корпорацию Geely. Сегодня СЗАО «Белджи» выпускается три модели новой автомарки: Geely SC 7; Geely LC Cross; Geely EX. Проектная 
мощность завода – 60 тыс. автомобилей в год. 
К автомобилестроению относят также производство мотоциклов, которое сосредоточено на Минском мотоциклетном и велосипедном заводе (ОАО «Мотовело»).

В автомобилестроении широкое развитие получили специализации и кооперирование. Отдельные узлы и детали производят Борисовский завод «Автогидроусилитель» (гидроусилители рулевого управления для автомобилей); Борисовский 
завод автотракторного электрооборудования (стартеры и другое электрооборудование); Гродненский завод «Белкард» (карданные валы к автотехнике); Гродненский 
завод автоагрегатов (амортизаторы); Щучинское АО «Автопровод» и др. На автомобилестроение работают многие предприятия и производства других отраслей 
промышленности: химической и нефтехимической (автошины и резинотехнические 
изделия, искусственная кожа, эмали, краски), стекольной (автостекло) и др.

1.3. Классификация подвижного состава 
автомобильного транспорта

Подвижной состав автомобильного транспорта можно разделить на транспортный и специальный.
Специальный подвижной состав предназначен для выполнения в основном нетранспортных работ. К нему относятся автомобили со специальными кузовами: 
автокраны, пожарные и коммунальные автомобили, санитарные, автомастерские; 
спортивные автомобили; прицепы и полуприцепы (нетранспортные).
Транспортный подвижной состав делится на грузовой и пассажирский.
К грузовому составу относятся грузовые автомобили, прицепы и полуприцепы, 
тягачи, специализированные автомобили для перевозки различных грузов (самосвалы, цистерны, контейнеровозы и  т.п.).
К пассажирскому составу относятся легковые автомобили, автобусы. Автобусы 
создаются на основе базовых грузовых автомобилей, в которых применены специальные автобусные агрегаты (задние мосты, коробки передач и т.д.).
Грузовые автомобили классифицируются следующим образом:
  по назначению: 
 
– общего назначения (перевозят любые нежидкие грузы, а жидкости – 
только в таре, кузов – платформа с бортами);
 
– специализированные (предназначены для перевозки определенных типов грузов: различные цистерны, самосвалы, для перевозки скота и  т.п.);
  общему числу колес и ведущих колес автомобили условно обозначаются колесной формулой, где первая цифра – число колес автомобиля, вторая – число ведущих колес. Каждое сдвоенное ведущее колесо считается как одно целое. Например, колесной формулой 4×2 обозначен двухосный автомобиль с одной ведущей 
осью, 6×6 – трехосный автомобиль со всеми ведущими осями, 6×4 – трехосный 
автомобиль с двумя ведущими осями;
  проходимости, т.е. по степени приспособления к работе в тех или иных дорожных условиях, различают автомобили дорожной (обычной), повышенной и 
высокой проходимости. Автомобили дорожной проходимости используют главным образом на дорогах с усовершенствованным (асфальтобетонным) покрытием;
  грузоподъемности различают грузовые автомобили:
 
– особо малые (менее 1 т);
 
– малые (1...2,5 т);
 
– средние (2,5...8,0 т);
 
– большие (8,0...15,0 т);
 
– особо большие (8,0…26 т);