Активные подушки двигателя что это

Активная опора двигателя

Для гашения вибраций, возникающих при работе двигателя, используются резинометаллические опоры двигателя. Они одновременно поддерживают двигатель и изолируют его от кузова. На автомобилях премиум-класса применяются более совершенные гидравлические опоры двигателя.

Работа этих опор построена на компромиссе между демпфированием (затуханием колебаний) и виброизоляцией. При определенных режимах работы двигателя опоры перестают выполнять свои функции: передают вибрации на кузов, создают резонанс на определенных частотах. Для преодоления этих ограничений разрабатываются активные опоры двигателя.

Активные опоры двигателя применяют Audi, Honda, Hyundai, Jaguar, Nissan, Porsche, Toyota. Актуальность активных опор двигателя резко повысилась с внедрением системы отключения цилиндров на двигатели внутреннего сгорания. Активные опоры двигателя устанавливаются, как правило, попарно и могут использоваться совместно с резинометаллическими и гидравлическими опорами.

Конструктивно активная опора двигателя объединяет гидравлическую опору и электронную систему управления этой опорой. В зависимости от физического принципа действия различают следующие виды активных опор: магнитореологическая, электровакуумная, электромагнитная.

Магнитореологическая опора двигателя

Магнитореологическая опора устанавливается на ряд моделей автомобиля Porsche (у Porsche она называется динамическая опора). Применение опоры позволяет:

  • улучшить динамику автомобиля за счет увеличения связи двигателя с кузовом;
  • увеличить тягу благодаря контролю вертикальных перемещений двигателя и трансмиссии;
  • улучшить плавность хода, управляя низкочастотными вибрациями двигателя.

В активной опоре используется свойство магнитореологической жидкости изменять плотность под воздействием магнитного поля. Чем сильнее магнитное поле, тем выше сопротивление жидкости и соответственно больше жесткость опоры. Для улучшения динамики автомобиля опора в нужный момент становиться максимально жесткой, для гашения шума и вибраций используется мягкое крепление двигателя к кузову.

Электронная система управления опорой использует различную информацию, которую получает от автомобильных датчиков: положение дроссельной заслонки, скорость движения, частоту вращения коленчатого вала двигателя, температуру охлаждающей жидкости, положение рулевого колеса и др. На основании входных сигналов датчиков электронный блок управления подает напряжение на электромагнитную катушку, и тем самым, изменяет жесткость опоры двигателя.

При различных динамических нагрузках (боковых, вертикальных, продольных) жесткость каждой опоры в отдельности увеличивается до уровня, обеспечивающего максимальную динамику автомобиля. При переходных процессах в движении (запуск двигателя, резкое открытие дроссельной заслонки, торможение, переключение передач), а также при движении по неровной дороге, опора становится мягкой. Этим достигается снижение уровня вибраций и повышение комфорта.

Электровакуумная опора двигателя

Электровакуумная опора применяется на автомобилях Toyota (Lexus) для уменьшения вибраций двигателя на холостом ходу. Конструктивно опора объединяет гидравлическую и воздушную камеры, разделенные диафрагмой. К воздушной камере с помощью электромагнитного клапана подводится вакуум из впускного коллектора или воздух из атмосферы. Поочередное изменение давления в воздушной камере приводит к вибрациям опоры.

На основании сигнала датчика частоты вращения коленчатого вала, электронный блок управления генерирует вибрации опоры в противофазе к вибрациям двигателя. Происходит наложение колебаний, и вибрации двигателя на холостом ходу гасятся. С началом движения автомобиля электромагнитный клапан перекрывает вакуумный канал, активная опора двигателя начинает работать как обычная гидравлическая опора.

Электромагнитная опора двигателя

Работа двигателя при активации системы отключения цилиндров сопровождается интенсивными вибрациями. Для гашения этих вибраций компании Audi, Honda используют электромагнитные опоры двигателя.

Опора представляет собой гидравлическую камеру, отделенную подвижной диафрагмой. К диафрагме жестко крепиться электромагнитная катушка. Края катушки входят в постоянный магнит. При подаче напряжения катушка перемещается вверх, увлекая за собой диафрагму. При снятии напряжения – катушка опускается. Движения диафрагмы вверх-вниз заставляют опору вибрировать.

Управление работой опоры осуществляет электронная система. Датчик (акселерометр), расположенный в опоре, фиксирует вибрации двигателя, передаваемые на кузов. Сигнал от датчика передается в электронный блок управления опор. Кроме этого блок управления использует сигнал от датчика оборотов коленчатого вала. В соответствии с заложенной характеристикой блок формирует управляющие сигналы на катушку опоры, которые генерируют вибрации с определенной амплитудой и частотой в противофазе к вибрациям двигателя. Накладываясь в нужной фазе, вибрации двигателя гасятся.

Читайте также:  Двигатель agu расход масла

Источник

Гидроопора двигателя: как устроена, как её диагностировать и можно ли ремонтировать?

Редкий современный мотор не опирается под капотом на гидравлические подушки, дабы минимально беспокоить своими вибрациями водителя и пассажиров. Чем хороши такие опоры, когда они появилась в автопроме, как эволюционируют и… когда исчезнут?

То, что колеблющиеся детали механизма нужно виброизолировать от неподвижных, было ясно еще древним римлянам, который аж в первом веке до нашей эры догадались подвесить «кузов» повозки к шасси с колесами на ремнях из толстой амортизирующей кожи. В автомобилестроении резиновые демпферы для установки двигателя на шасси внедрил Уолтер Крайслер в конце 20-х годов прошлого столетия – изначально для моделей Plymouth. Виброизоляция была хорошим конкурентным преимуществом, поэтому технологии даже придумали маркетинговое название Floating power. В Европе пионером внедрения резиновых демпферов стал Ситроен, который купил права на технологию у Chrysler для внедрения её в конструкцию Traction Avant.

Резиновая подушка крепления двигателя долгие десятилетия оставалась одной из самых консервативных деталей любого автомобиля, а ее эволюции были крайне малозаметны. И в наши дни по дорогам ездит все еще немало машин (УАЗы, Волги, Москвичи), чьи опорные подушки моторов представляют собой простейший монолитный резиновый брусок или диск.

В принципе, для того, чтобы вибрации двигателя не разрушали стальной каркас кузова и не вызывали хронической морской болезни у водителя, этих примитивных резиновых «чурок» вполне достаточно. Однако рост требований к комфорту внутри автомобиля породил некоторое их развитие – инженеры играли с формой демпферов, делали сэндвичи из резины разной упругости, включали в структуру стальные пружины. Это дало свои плоды – опоры стали работать в более широком диапазоне колебаний и нагрузок: на разных по силе и направлению нагрузках в работу включались разные элементы резиновых модулей, обеспечивая, когда надо, повышенную эластичность или, наоборот, повышенную жесткость:

Однако в середине 80-х годов ХХ века европейские автопроизводители начали внедрять в свои модели резино-гидравлические опоры двигателей. Так, одним из первых автомобилей, примеривших гидроопору, был Mercedes-Benz W124. В отличие от чисто резиновых, они демпфировали колебания в более широком диапазоне частот и амплитуд, действуя по принципу амортизатора – гася вибрации за счет сопротивления жидкости, продавливаемой через калиброванные дросселирующие отверстия.

Никакой революции в автопроме резино-гидравлические опоры не вызвали – к периоду их появления инженеры давно научились хорошо просчитывать обычные резиновые подушки под конкретные двигатели с их особенностями распределения колебаний и вибраций, и работали они весьма эффективно. Но конструкции с гидравликой несколько более точно настраивались под характеристики двигателя, чем чисто резиновые. Одну резино-гидравлическую опору на двигатель (реже две) стали ставить, перераспределяя на нее нагрузки так, чтобы улучшить демпфирование и продлить жизнь соседним опорам с обычной структурой, из простой резины.

Устройство и диагностика​

Устройство гидравлической части опоры двигателя несложное. Внутри нее, под основным несущим резиновым упором (как у опоры без гидравлики), имеются две расположенные одна над другой камеры-отсека, заполненные жидкостью. Камеры разделены резиновой демпфирующей стенкой-мембраной, но также они сообщаются между собой через небольшое отверстие – дросселирующий переток. На малых амплитудах вибраций колебаниям сопротивляется мембрана, на больших – вступает в работу канал-переток. В сущности, у такой опоры имеется два «поддиапазона», в которых она проявляет разные демпфирующие характеристики.

Несмотря на то, что жидкость в вышедшей из строя опоре обычно черная от резиновой пыли, гидравлическая часть опоры редко страдает от физического износа – как правило, первым сдается резиновый блок, теряя с возрастом упругость из-за частичных отслоений от металла, микроразрывов и трещин.

Важно понимать, что жидкость и вообще вся гидравлическая часть в резино-гидравлической опоре играет все же не ведущую роль, а вспомогательную. Массу двигателя, как в случае с обычными резиновыми опорами, держит мощный упругий резиновый элемент. И если жидкость по какой-то причине покинет опору (что иногда случается из-за прорыва эластичного дна или из-за утечки по завальцовке частей корпуса), то катастрофы не произойдет – разве что повысится уровень вибраций по кузову. И не факт, что даже во всем диапазоне оборотов – обычно дефект заметнее на холостых.

Читайте также:  Как подключать двигатель к 220 без конденсатора

Однако затягивать с заменой опоры все же не стоит – усилившаяся амплитуда раскачки двигателя заставляет его при запуске или наборе оборотов под нагрузкой биться о неподвижные элементы подкапотного пространства, от чего могут пострадать разные патрубки, шланги, провода. Да и остальные, обычно еще вполне живые, опоры начинают интенсивно изнашиваться после смерти ведущей, гидравлической.

Если взять опору за рабочую часть (ту, к которой прикручивается кронштейн, соединяющий ее с двигателем) и покачать (за опору в чистом виде или за сам двигатель непосредственно), то ее «гидравлическую сущность» вы никак не ощутите – только обычную резиновую упругость. Поэтому визуально неисправности в резино-гидравлической подушке обычно невозможно обнаружить. Ну, за исключением случаев откровенно текущей из нее жидкости… И новая опора, и убитая отвечают определенной упругостью на приложенное вручную усилие – без опыта или хотя бы сравнения с аналогичной машиной с заведомо исправной опорой найти проблему в одиночку сложно для неспециалиста, хотя опытный механик делает это легко.

Поэтому для диагностики исправности подушки в гаражных условиях требуется понаблюдать за поведением опоры в условиях, приближенных к рабочим, когда помощник газует под нагрузкой (включение режима «D» или легкое приотпускание сцепления на ручнике). Контролируется амплитуда раскачки двигателя и возможное касание центральным осевым крепежом опоры ее обоймы (корпуса), что недопустимо:

Ремонт резино-гидравлических опор не практикуется. Они неразборные и запчастей к ним в продаже нет. Хотя существует гаражная практика замены опор на похожие (не будем употреблять термин «аналогичные») от других моделей и даже марок машин. У опор переделывают крепления – пересверливают отверстия, изготавливают переходные пластины и т.п.

В принципе, при использовании опор от другой машины с двигателем сопоставимой мощности и массы подобные ухищрения в целом работоспособны и допустимы от безысходности. Разве что крайне нежелательно использовать на продольно расположенных моторах подушки от поперечно расположенных, и наоборот – нагрузки на сдвиг и сдавливание у них рассчитаны совершенно по-разному, и работают такие опоры при нештатной установке некорректно – либо не гасят вибрации, либо быстро разрушаются.

Пик развития и… грядущее исчезновение

При создании некоторых моделей авто высокого класса инженеры пошли еще дальше, добавив к резино-гидравлической опоре систему из двух-трех клапанов, управляемых по команде электроники импульсами тока, вакуумом или подводимым извне давлением масла в зависимости от оборотов и нагрузки на двигатель. В частности, подобная конструкция применяется на Lexus RX с 1998 года.

20 лет спустя внедрили опоры с бесступенчато-изменяемыми характеристиками – с ферромагнитной жидкостью и катушкой, создающей магнитное поле, которое меняет вязкость – тут пионером стал Porsche 911 GT3 2010 года. Оправданность таких радикальных усложнений в далеко не самом функционально важном узле машины – вопрос дискуссионный, но в некоторых случаях навороченные конструкции однозначно обоснованы. Например, в автомобилях, двигатели которых оснащаются системой отключения части цилиндров и скачкообразно меняют свои вибрационно-резонансные характеристики. Активные опоры могут менять свою упругость импульсно, с высокой частотой – синхронно с вибрацией двигателя, но в противофазе к ней – и гасить колебания, как наушники с шумоподавлением гасят внешний шум.

Интересно, что исследования в области разработки подобных активных гидроопор (с ферромагнитной жидкостью и синхронизацией изменения ее свойств с источником вибраций в реальном времени) проводились и в СССР с 80-х годов ХХ века – в частности, в Институте машиноведения им. Благонравова Российской академии наук. Правда, в отечественном автопроме ничего из тех разработок так и не было реализовано – системы активного подавления вибраций применялись в промышленности, в энергетике, в станкостроении.

Впрочем, наиболее сложные и дорогостоящие управляемые опоры автомобильных двигателей, похоже, достигли своего пика развития. И не потому, что идеи для более продвинутых решений исчерпаны, а по причине грядущего вытеснения двигателей внутреннего сгорания электрическими. В эпоху электромобилей сложным управляемым опорам с плавно изменяемыми характеристиками придется уйти в прошлое, поскольку идеально сбалансированный ротор электромотора не порождает такого количества разнонаправленных сил инерции первого и второго порядков и моментов от них, как классические ДВС, в которых движутся поршни, шатуны и коленвал.

Читайте также:  Что за датчик ваз 2114 справа от двигателя

Источник

Активные опоры двигателя.

Что такое активная опора и какие функции она выполняет в автомобиле, рассмотрим в этой статье.

При работе двигателя закономерно возникают вибрации, которые компенсируются резинометаллическими опорами. Они выполняют функцию поддержки мотора и его отделение от кузова. Машины более дорого сегмента комплектуются гидравлическими опорами.

Принцип работы этих опор основан на затухании колебаний и изоляции вибрации. Но при некоторых режимах работы опоры не справляются со своими функциями и передают вибрации на кузов машины, мотор входит в резонанс с кузовом. Чтобы исключить и такие варианты, разработаны и созданы активные опоры двигателя.

Потребность в активных опорах (иногда их называют подушками ДВС) увеличилась с появлением системы отключения цилиндров на ДВС. Они устанавливаются обычно попарно и работают в тандеме с резинометаллическими или гидравлическими опорами.

В конструкцию активной опоры заложена система гидравлики, которая управляется электроникой. Опоры отличаются также и принципами действия. Бывают магнитореологические, электровакуумные и электромагнитные.

Магнитореологическая опора двигателя.

Опоры такого типа устанавливаются на автомобили марки Porsche. Данный бренд называет их динамическими опорами. С их использованием:

  • улучшается динамика машины ввиду улучшенной связи мотора и кузова;
  • увеличивается тяга из-за более лучших вертикальных перемещений мотора и коробки передач;
  • улучшается плавность движения машины из-за управления низкочастотными вибрациями.

Принцип действия магнитореологической опоры лежит в свойствах жидкости приобретать отличную плотность при воздействии на нее магнитным полем. При увеличении силы магнитного поля увеличивается и плотность жидкости, а, следовательно, и жесткость опоры. Для достижения максимальной динамики компьютер обеспечивает максимальное по силе магнитное поле, жидкость становится максимально плотной. А для устранения вибрации предусмотрено мягкое крепление мотора с кузовом.

В работе для контроля и управления опорой автомобильный компьютер получает информацию о позиции дроссельной заслонки, температуре в радиаторной системе, положении руля и других. На основании этого компьютер подает ток нужного напряжения на катушку опоры, что приводит к изменениям ее жесткости.

При динамических нагрузках любого типа компьютер изменяет жесткость каждой опоры так, чтобы придать машине максимальную динамику. При режимах, когда происходит постоянное изменение динамики (старт мотора, разгон, торможение, езда по пересеченной местности) опора снижает жесткость до минимума. Так снижаются вибрации и повышается комфортабельность езды.

Электровакуумная опора двигателя.

Электровакуумная опора нашла применение в конструкции автомобилей Toyota и Lexus. Она используется для снижения вибраций при работе мотора на холостых оборотах. В своей конструкции опора имеет две камеры, одна с жидкостью, другая с воздухом, которые поделены между собой диафрагмой. В воздушной камере обеспечивается либо наличие воздуха, либо вакуум с помощью электромагнитного клапана и впускного коллектора. Давление в камере изменяется в динамике, что приводит к вибрации опоры.

Основываясь на данных скорости вращения коленвала компьютер придает опоре темп вибрации, который стоит в противофазе с вибрациями мотора. Наложение колебаний гасит вибрации двигателя. При повышении оборотов и работе мотора в связке с коробкой передач электромагнитный клапан перекрывает доступ и отток воздуха и опора вступает в работу как традиционная гидравлическая.

Электромагнитная опора двигателя.

Электромагнитные опоры используются в конструкции автомобилей Audi и Honda. Активация системы отключения цилиндров приводит к повышенным вибрациям.

Электромагнитная опора является камерой с жидкостью, которая отделена диафрагмой. На нее установлена электромагнитная катушка. Около ее краев установлен постоянный магнит. Когда на катушку идет ток, она двигается вверх, забирая с собой диафрагму. Когда ток исчезает, катушка возвращается на место вместе с диафрагмой. Такие движения туда-обратно порождают вибрации опоры.

Управление частотой движения занимается компьютер. Специальный приемник на опоре и на коленчатом валу контролирует вибрации, которые идут на кузов машины. Показания передаются в компьютер, который их обрабатывает и посылает сигнал для подачи напряжения на катушку, чтобы она работала в противофазе колебаниям двигателя. Таким образом и гасятся вибрации мотора.

Видео о замене опоры двигателя своими руками на примере Рено Клио:

Замена подушки двигателя своими руками на примере БМВ е90:

Источник

Adblock
detector