En tant que produit phare de la civilisation industrielle moderne, les voitures sont bien plus complexes que la plupart des gens ne le pensent. Extérieurement, c'est un mélange de métal, de plastique et de verre, mais à l'intérieur se trouve un système complexe de machines, de système de contrôle électronique et de gestion de l'énergie. Comprendre le fonctionnement d’une voiture nécessite la maîtrise de son cadre structurel de base. Cet article commencera par quatre modules de base : le système d'alimentation, le châssis, la structure de la carrosserie et le système électrique, et analysera systématiquement la structure de base de l'automobile.
I. Groupe motopropulseur : le cœur et les vaisseaux sanguins de la voiture
Le système d’alimentation est au cœur de la voiture, chargé de convertir l’énergie chimique du carburant en énergie mécanique pour propulser la voiture vers l’avant. Les groupes motopropulseurs automobiles modernes se composent principalement d’un moteur, d’un système de transmission et d’un système de refroidissement.
Moteur
Le moteur, le « cœur » de la voiture, brûle du carburant pour produire de l’énergie. Les moteurs à essence fonctionnent sur une plage de quatre-temps (admission, compression, puissance, échappement), tandis que les moteurs diesel convertissent l'énergie par allumage par compression. Le moteur est constitué de composants de précision tels que des cylindres, des pistons, des vilebrequins et des arbres à cames qui tournent en continu à des milliers de tours par minute. Par exemple, le diamètre du cylindre d'un moteur quatre cylindres de 2,0- litres est d'environ 86 mm et la course du piston est d'environ 86 mm. Une conversion d’énergie efficace est obtenue grâce à un calage précis des soupapes et à un contrôle de l’injection de carburant.
Système de transmission : le système de transmission agit comme les « vaisseaux sanguins » d’une voiture, transmettant la puissance du moteur aux roues motrices. Il comprend des composants tels que l'embrayage (ou convertisseur de couple), la boîte de vitesses, l'arbre de transmission et le différentiel. Les boîtes de vitesses manuelles atteignent différents rapports de démultiplication grâce à des combinaisons de vitesses, tandis que les boîtes de vitesses automatiques s'appuient sur des accouplements hydrauliques et des trains planétaires pour obtenir une CVT. Prenez une transmission automatique à 8 vitesses, dotée de quatre trains planétaires et de cinq embrayages de changement de vitesse, et offrant huit vitesses avant pour maintenir le moteur dans un rapport optimal.
Système de refroidissement : Le système de refroidissement maintient la température de fonctionnement du moteur en faisant circuler le liquide de refroidissement. Les moteurs modernes fonctionnent généralement à des températures comprises entre 85 et 105 degrés Celsius. Une température trop élevée peut provoquer des explosions et une température trop basse peut augmenter la consommation de carburant. Le système de refroidissement comprend des composants tels qu'une pompe à eau, des radiateurs et des thermostats. Dans le cas d'un moteur 1,5T particulier, son débit de circulation de liquide de refroidissement peut atteindre 30 litres par minute et le radiateur a une surface de radiateur de plus de 0,5 mètre carré, assurant une dissipation efficace de la chaleur.
ii. Système de châssis : le squelette et les muscles d'une voiture
Le système de châssis constitue la base mécanique d'une voiture, supportant la carrosserie, transmettant la puissance et assurant les fonctions de direction et de freinage. Il se compose de quatre sous-systèmes : transmission, transmission, système de direction et système de freinage.
Transmission
En plus du moteur, le système d'entraînement comprend un cardan et un essieu moteur. Une voiture à traction avant-à traction-transfère la puissance via un connecteur à vitesse constante, tandis qu'une voiture à traction-à traction arrière-distribue la puissance aux roues arrière via un arbre de transmission et un différentiel. Le système de transmission intégrale-adopte un embrayage multi-pièces ou un visco-accouplement pour répartir dynamiquement la puissance entre les essieux avant et arrière afin d'améliorer la praticabilité du véhicule.
Tapis roulant
Les transmissions comprennent le châssis, les essieux, la suspension et les roues. La suspension indépendante améliore le confort en permettant aux roues gauche et droite de rebondir indépendamment, tandis que la suspension non-indépendante présente une structure simple et un faible coût. Le système de suspension pneumatique est largement utilisé dans les véhicules de luxe pour ajuster dynamiquement la hauteur du véhicule grâce à la régulation de la pression atmosphérique.
Système de direction : les voitures modernes utilisent généralement des systèmes de direction assistée électrique (EPS) avec des moteurs électriques pour assister la direction. Dans la berline de taille moyenne-, par exemple, son système EPS fournit 2,5 N·m de couple auxiliaire à basse vitesse, réduit automatiquement la force d'assistance et améliore la stabilité de la direction à vitesse élevée.
Système de freinage : Le système de freinage comprend le frein, le mécanisme de transmission du frein et le dispositif d'assistance au freinage. Les freins à disque sont obtenus en serrant le disque de frein avec un étrier, tandis que les freins à tambour utilisent la friction d'expansion des mâchoires de frein sur le tambour de frein. Le système de freinage antiblocage ABS-empêche les roues de se bloquer complètement en ajustant la pression des dizaines de fois par seconde, maintenant ainsi la capacité de direction pendant le freinage.
III. Structure de la carrosserie : peau et squelettes d'une voiture
La carrosserie de la voiture est à la fois le module de protection de l'équipage et la base de la conception de la voiture. La carrosserie moderne adopte une structure de carrosserie unique, la carrosserie et le cadre sont intégrés, grâce à un mélange raisonnable d'acier à haute résistance et d'alliages d'aluminium, pour obtenir un équilibre entre légèreté et sécurité.
Structure du corps blanc
Le corps blanc est soudé à partir de l'assemblage du plancher, de l'assemblage des panneaux latéraux, de l'assemblage du toit et du double couvercle à quatre-portes. Un SUV, par exemple, est blanc, composé à 18 % d'acier formé à chaud-et a une résistance à la traction de plus de 1 500 MPa, absorbant efficacement l'énergie lors d'une collision.
Conception de sécurité
La conception de la sécurité de la carrosserie comprend des zones d'absorption d'énergie de collision et des modules de protection des occupants. La zone d'absorption d'énergie avant absorbe l'énergie de collision à travers la zone de pliage, tandis que les zones clés telles que les colonnes A et B protègent l'espace de l'équipage avec de l'acier à ultra-haute résistance. Les dispositifs de sécurité passive, tels que les airbags rideaux latéraux et les ceintures de sécurité prétendues, améliorent encore la sécurité en cas de collision.
IV. INTRODUCTION Système électrique : les nerfs et le cerveau des voitures
Le système électrique automobile moderne se compose de trois parties : le système d’alimentation électrique, l’équipement électrique et le système de commande électronique. Le nombre d'unités de commande électroniques dépassait 100.
Système d'approvisionnement en électricité
Le système d'alimentation électrique se compose d'une batterie au plomb-acide 12 V et de générateurs qui alimentent tous les équipements électriques du véhicule. Le système start-stop est équipé d'une batterie améliorée pour prendre en charge les opérations fréquentes de démarrage-arrêt du moteur. Le système hybride léger 48 V récupère l’énergie et assiste la puissance en ajoutant des batteries lithium-ion et un moteur BSG.
Contrôle électronique : les calculateurs tels que l'ECM (Engine Control Module), le TCM (Transmission Control Module) et le BCM (Body Control Module) partagent des données via le bus CAN. Le régulateur de vitesse adaptatif, par exemple, collecte les données des radars et des caméras, puis ajuste automatiquement la vitesse et la distance à l'aide des calculs de l'ECU.
Connectivité intelligente : Hyundai Motor est équipé d'un-système d'infodivertissement embarqué, d'un système de navigation et d'un module de mise en réseau du véhicule. Le système de cockpit intelligent d'une marque comprend une puce Qualcomm 8155 qui prend en charge les communications 5G et les mises à niveau OTA, ainsi que la commande vocale, la reconnaissance gestuelle, la navigation AR et bien plus encore.
Des locomotives à vapeur aux véhicules électriques intelligents, les structures automobiles ont évolué d’une domination mécanique à une intégration électromécanique. Comprendre la structure de base d'une voiture peut non seulement aider les consommateurs à prendre des décisions d'achat de voiture plus rationnelles, mais également fournir une base cognitive pour le développement futur de la technologie automobile. La structure de la voiture est révolutionnée par les nouvelles technologies énergétiques et de conduite intelligente, mais la logique architecturale des quatre modules de base -système d'alimentation, châssis, carrosserie et système électrique-se poursuivra.
