Budowa autobusu16 czerwca 2009 21:56
Autobus jest maszyną, której podstawowym zadaniem jest przewożenie dużej ilości pasażerów. Do realizacji tej funkcji musi on posiadać źródło napędu – silnik spalinowy, a także kilka ważnych układów: układ przeniesienia napędu, układ hamulcowy, układ kierowniczy, zawieszenie oraz sterującą tym wszystkim elektronikę. Wszystkie te elementy są zamontowane do stalowej konstrukcji nadwozia.
SilnikSerce każdego autobusu – silnik spalinowy (1) to maszyna o ponad stuletniej historii. Jej głównym zadaniem jest przetworzenie energii paliwa w procesie spalania na ruch posuwisto-zwrotny tłoków. Tłoki połączone są korbowodami z wałem korbowym, z którego odbiera się napęd – w tym miejscu silnik połączony jest przez sprzęgło ze skrzynią biegów (2). Mówiąc skrótowo, silnik wykorzystuje energię rozprężających się spalin do wytworzenia ruchu obrotowego.
Silnik ulegał licznym udoskonaleniom na przestrzeni lat. Rozwój postępował w stronę polepszania osiągów i zwiększania mocy, co uzyskiwano przez zwiększanie pojemności skokowej i prędkości obrotowych. Od lat 90-tych szczególną uwagę kierowano na ograniczanie emisji zanieczyszczeń, w celu spełnienia coraz bardziej wyśrubowanych norm, od Euro I do Euro IV. Współczesne silniki posiadają więc moc około 250 koni mechanicznych dla autobusu solowego i ponad 300 dla przegubowego. W autobusach stosuje się silniki o zapłonie samoczynnym, w którym paliwo jest tak silnie sprężane, iż ulega samozapłonowi (z reguły objętość spalanego ładunku jest zmniejszania 16 krotnie). Silnik taki nazywa się silnikiem o zapłonie samoczynnym lub silnikiem Diesla (od wynalazcy). Pojazdy użytkowe – autobusy i ciężarówki - są projektowane na wieloletnią eksploatację, dlatego trwałość jednostek napędowych osiąga w nich milion kilometrów przebiegu.
Do prawidłowej pracy silnika potrzebny jest dodatkowy osprzęt. Najważniejszym z nich jest chłodnica (8), w której wytracana do otoczenia jest ciepło, które powstaje w silniku w wyniku spalania paliwa. Temperatura spalanego paliwa sięga bowiem ponad 600 stopni Celsjusza! Inne istotne urządzenia to pompa płynu chłodzącego (wprawiająca w ruch cały płyn w układzie chłodzenia), rozrusznik (pozwalający na uruchomienie silnika) oraz alternator (doładowujący akumulator).
Układ przeniesienia napęduNapęd z wału korbowego silnika musi być doprowadzony do kół. Służy do tego układ przeniesienia napędu, wykorzystujący wały i przekładnie. Najbardziej typowymi elementami są skrzynia biegów (2), wał napędowy (9) oraz most napędowy (3). Jednym z istotniejszych elementów jest skrzynia biegów, która posiada kilka przełożeń. Konieczność jej stosowania wynika z charakterystyki silnika – ten bowiem wytwarza odpowiednio dużą moc tylko w pewnym wąskim zakresie prędkości obrotowych. Zawiera się on najczęściej w przedziale 1000-2500 obr/min. Skrzynia biegów, będąc ogniwem między silnikiem a kołami, pozwala na dostosowanie prędkości silnika do wymaganej prędkości na kołach.
Układ hamulcowyHamowanie jest w ruchu miejskim czynnością wykonywają często i intensywnie – przed każdym przystankiem, przed każdymi światłami, przed każdym samochodem w korku. Autobus musi więc posiadać hamulce silne i skuteczne. Umieszcza się je wewnątrz kół, jako szczęki wewnątrz bębnów (hamulce bębnowe), bądź na osi jako tarcze z zaciskaczem i klockami hamulcowymi (hamulce tarczowe). Do sterowania hamulcami wykorzystuje się dwuobwodową instalację, gdzie jeden obwód jest obwodem sterującym, a drugi – wykonawczym. Hamulce są sterowanie pneumatycznie – zaciska je siła sprężonego powietrza, przepływającego w przewodach.
Układ kierowniczyJazdę po łuku umożliwia układ kierowniczy odchylający koła tak, by poruszały się one w pożądanym kierunku. Ruch z koła kierownicy jest przenoszony na przekładnię kierowniczą (najczęściej śrubowo-kulkową) i dalej, poprzez drążki kierownicze, na zwrotnice kół. Ze względu na duże siły wymagane do przekręcania kół w wielotonowym pojeździe, zwłaszcza podczas postoju w miejscu i manewrowania, stosuje się układy wspomagające.
ZawieszenieNawet najlepsza niemiecka autostrada nie jest idealnie płaska, a cóż dopiero mówić o polskich drogach. Koła autobusu muszą pokonywać liczne nierówności, co przekłada się na drgania nadwozia. Zawieszenie służy więc do izolacji nadwozia od drgań kół pokonujących nierówności. Pierwotnie były stosowane do tego celu stalowe resory, które z czasem całkowicie wyeliminowane zostały przez resorowanie powietrzne, oparte na miechach pneumatycznych (6), gumowych walcach wypełnionych sprężonym powietrzem (popularnie zwanych poduszkach). Miechy pneumatyczne zapewniają więc prowadzenie pojazdu i zachowanie wymaganej wysokości nadwozia, natomiast elementami służącymi do tłumienia drgań są amortyzatory.
ElektronikaNa wyposażeniu autobusów pojawiają się z czasem coraz to nowe elementy, natomiast już istniejące wymagają elektronicznych sterowników. Dla zintegrowania tych wszystkich elementów i umożliwienia sterowania nimi potrzebna jest elektronika. Przewody łączą wszystkie elementy autobusu z centralną jednostką sterującą – komputerem pokładowym, który nadzoruje pracę podzespołów, wydaje im dyspozycje i realizuje wolę kierowcy. Elementy bardziej złożone, jak silnik czy skrzynia biegów, posiadają indywidualne sterowniki, które kierują ich pracą. Elektronika umożliwia z jednej strony sprawne sterowanie wszystkimi elementami autobusu, a z drugiej – pozwala na szybką diagnostykę uszkodzeń. Dodatkowo, jej rolą jest umożliwienie wykorzystania złożonych rozwiązań, takich jak elektroniczne kasowniki ze zliczaniem liczby skasowanych biletów, sterowanie pracą diodowych wyświetlaczy o zmiennej treści, czy też sterowanie wieloetapowym procesem spalania w silniku.
Pozornie mogłoby się wydawać, że działanie autobusu jest proste – pan kierowca przekręca kluczyk i jedzie. Rzeczywistość jest jednak bardziej wyszukana niż to żartobliwe uproszczenie, a dokładny opis działania wszystkich elementów autobusu wymaga dużo więcej niż krótkiego opisu.
autor: Jacek Pudło 
