Пожалуй, самой популярной опорой силового агрегата в автомобиле издавна считаются резиновые подушки. Резина предоставляет вибрирующему двигателю относительную свободу движений и таким образом неплохо гасит колебания. Важнейший недостаток резиновых опор — они не препятствуют, а порой даже способствуют возникновению резонанса, в результате которого кузов начинает вибрировать еще сильнее. Резиновые подушки уступают другим видам опор и с точки зрения износостойкости.
Гидравлические опоры содержат жидкость, которая выполняет те же функции, что и резина, — обеспечивает силовому агрегату подвижность. Жидкость более динамична, чем резина. Она быстрее отрабатывает колебания двигателя, оставляя меньше шансов для возникновения резонанса.
Схема работы ACM: активная опора двигателя использует разрежение во впускном коллекторе в качестве источника энергии для создания колебаний в противофазе вибрации двигателя.
Первая публикация, посвященная идее активного подавления вибраций, появилась в журнале Международного общества автомобильных инженеров SAE в 1986 году. Инженеры Mitsubishi сообщали, что в ходе эксперимента им удалось снизить уровень вибраций на месте водителя на 16 дБ. В качестве вывода они предрекали скорое воплощение подобной системы на серийных автомобилях.
Ждать пришлось довольно долго. Лишь с 1998 года активными опорами силового агрегата, использующими в качестве источника энергии разрежение во впускном коллекторе, стали щеголять серийные Lexus. Конкуренты не заставили себя долго ждать: в том же году в свет вышли дизельные Nissan, в 2000-х появились Honda с аналогичной системой.
С технологической точки зрения (постоянный полный привод без принудительных блокировок и понижающей передачи) Highlander — городской кроссовер. Зато по габаритам он даст фору многим внедорожникам. При размерах 4785 х 1910 х 1760 мм предлагается объем багажника 290 л или 2305 л со сложенным третьим рядом сидений.
Воздух или ток
На современном Toyota Highlander используется активная опора двигателя (ACM, Active Control Mount) спереди в сочетании с пассивными гидравлическими подушками сзади. Как можно увидеть на схеме, активная опора также содержит камеру с гидравлической жидкостью и работает как гидроподушка. Разница в том, что дном этой камеры служит диафрагма. С другой стороны от нее располагается воздушная камера, соединенная с вакуумной системой посредством клапана с электронным управлением.
Благодаря клапану воздушная камера по очереди сообщается то с впускным коллектором, то с атмосферным воздухом. Это заставляет диафрагму колебаться, изменяя давление гидравлической жидкости в опоре. Клапан управляется компьютером на основе показаний датчика положения коленвала. Таким образом, опора вибрирует точно в противофазе с вибрацией самого двигателя и гасит его колебания. Система работает только на холостом ходу. В движении, когда двигатель и так стабилен за счет повышенных оборотов, клапан закрывается и активная опора превращается в обычную гидравлическую подушку.
Существуют аналогичные ACM-системы, конструктивно отличающиеся от вакуумных опор Toyota. В 2003 году Honda представила двигатель с переменным рабочим объемом VCM (Variable Cylinder Management). Его суть заключается в способности отключать часть цилиндров, когда максимальная мощность не требуется. Так, 6-цилиндровый мотор на шоссе может становиться 4- или 3-цилиндровым, перекрывая подачу топлива в соответствующие камеры сгорания.
Внедрение VCM сделало активные опоры двигателя жизненной необходимостью: мотору, который создан 6-цилиндровым, непросто сохранять баланс, ополовинившись. Особенно чувствительным может оказаться момент переключения между стандартным и экономичным режимами.
ACM от Honda — это обычные гидравлические опоры, к камерам которых подведены гидравлические магистрали. Каждая магистраль ведет к соленоиду, повышающему или понижающему давление в камере по команде процессора. Достоинство системы Honda — в ее колоссальной гибкости: согласно поставленной задаче она может работать на любых оборотах двигателя. Главный недостаток заключается в том, что соленоид потребляет электроэнергию, в то время как вакуум в системе Toyota можно считать бесплатным.
Любой двигатель вибрирует во время работы. Это объясняется тем, что, в зависимости , конструкция двигателя может быть отбалансированной в большей или меньшей степени, но полного баланса добиться практически невозможно. Шум и вибрация передаются в салон и на кузов автомобиля и вызывают ощущение дискомфорта у водителя.
Для борьбы с этим явлением была изобретена система подвески двигателя. Ее ключевые детали - опоры, который часто называют подушками двигателя. Опора - это буфер, установленный в точках крепления между двигателем и рамой, подрамником или кузове автомобиля. Они поглощают вибрации двигателя и удерживают его в относительно статичном положении. Двигатель, в свою очередь, защищен от резких толчков и ударов.
История изобретения опор двигателя
Впервые серьезно задумался о необходимости снижении вибрации кузова Уолтер Крайслер, основатель . Он поручил эту задачу ведущему инженеру Фредерику Зедеру, который и выдвинул предложение устанавливать между двигателем и рамой прокладку из резины. Эта концепция была реализована в сателлитного бренда Plymouth, входившего в группу компаний Уолтера Крайслера.
Места установки опор
Количество опорных точек зависит от и расчетов команды инженеров конкретного производителя, поэтому опор может быть четыре, пять и более. Основной критерий при выборе точек - надежность крепления и низкая вероятность смещения двигателя в сторону. Чаще всего двигатель, собранный в общий блок с коробкой передач крепится в трех или четырех точках внизу и в двух-трех вверху.
Виды опор, их преимущества и недостатки
В современных автомобилях применяются опоры двух основных видов – резинометаллические и гидравлические.
Резинометаллические опоры
Конструкция резинометаллических опор проста – нижние опоры это две металлические пластины и резиновая подушка между ними. Верхние опоры напоминают короткий с сайлент-блоками. Одна сторона "рычага" крепится при помощи сквозного болта к кронштейну на кузове, другая - к кронштейну, привинченному к блоку цилиндров. Это вид опор нашел наибольшее распространение за счет надежности и дешевизны в производстве.
Технология снижения вибрации на кузове, изобретенная инженерами компании Chrysler называлась Floating Power
В некоторых конструкциях подушки нижних опор усилены пружинами для придания жесткости и повышения упругости. Вместо резины некоторые производители используют полиуретан – как более износостойкий материал. Также подушки с использованием полиуретана часто используют на спортивных авто, . В связи с модой на тюнинг некоторые небольшие фирмы наладили производство полиуретановых опор для всех более-менее актуальных моделей автомобилей. Резинометаллические и полиуретановые опоры классифицируют также по разборной и неразборной конструкции.
Гидравлические опоры
Гидравлические опоры – более прогрессивный механизм. Такие опоры могут подстраиваться под разные обороты двигателя и эффективно гасить вибрации на малых и больших скоростях. Опоры состоят из двух камер, с мембраной между ними. Камеры заполнены пропиленгликолем (антифризом) либо специальной гидравлической жидкостью.
Для дополнительного снижения вибрации в автомобилях бизнес-класса опоры используются не только для крепления двигателя к подрамнику, но и подрамника к кузову, образуя двойную защиту
Подвижная мембрана гасит колебания на двигателя. На больших скоростях или при неровной дороге в работу включается гидравлическая жидкость. Под давлением, через специальные каналы она перетекает из одной камеры в другую, делая опору жесткой. Жесткая опора гасит сильные вибрации.
Гидроопоры могут быть:
- С механическим управлением. Конструкция таких опор рассчитывается специально для каждой модели автомобиля. Уже на стадии разработки той или иной модели автомобиля решается вопрос: какая задача для опоры будет основной – комфортная шумоизоляция на холостом ходу или эффективное демпфирование вибраций на скорости;
- С электронным управлением. Такие опоры способны реагировать на изменения режима вибрации двигателя в более широких пределах; жесткость опоры изменяется электроникой в зависимости от дорожной ситуации. Это опоры нового поколения, которые способны обеспечивать одинаковый комфорт при работе двигателя в разных режимах.
Технологический прогресс в создании опор двигателя
Стоит выделить так называемые динамические опоры, в которых используется жидкость с магнитными свойствами (с частицами металла), меняющая вязкость под действием магнитного поля. Электронные датчики следят за поворотами и ускорениями. В зависимости от стиля вождения и состояния дорожного покрытия под воздействием электромагнитов жидкость меняет свойства, регулируя жесткость опор.
Средний "срок службы" резинометаллических опор двигателя превышает 100 тысяч километров
От гидроопор с электронным управлением динамические опоры отличаются уникальной электромагнитной системой. Это относительно новое изобретение американской компании Delphi. Передовая технология уже нашла практическое применение в серийных автомобилях: ее адаптировала для спортивной версии GT3 компания Porsche в 2011 году.
Эксплуатация и замена
Изнашивание и разрушение опор могут повлечь за собой излишнюю нагрузку на двигатель. Это довольно быстро может привести к неполадкам в его работе. Поэтому состояние опор и креплений нужно периодически отслеживать. Проверка затяжки гаек и болтов, удаление масла и грязи с резиновых подушек – все эти нехитрые действия помогают продлить срок службы опор. Часто на неполадки в опорах указывает непривычно сильная вибрация кузова (которая особенно ощущается при стоянке с нажатым тормозом в автомобиле с ), а также посторонние шумы в области двигателя.
Проверка состояния опор
Состояние опор двигателя проверить несложно. Попробуйте последовательно переключить режим работы АКПП (или передачу МКПП) с D (1-й передачи) на R (задний ход). Переключая передачи, каждый раз продвигайтесь на несколько сантиметров вперед и назад. Если опоры в плохом состоянии, вы почувствуете рывки в трансмиссии, вне зависимости от типа КПП (а в автомобиле МКПП еще и на рычаг управления коробкой). Кроме того, выход из строя опор может быть причиной рывков в трансмиссии при езде на высокой скорости и переключении передач. Зачастую автолюбители склонны приписывать эти рывки , но, прежде чем отправляться на диагностику коробки, следует проверить состояние опор.
Опоры нужно заменить, если при осмотре из ямы видны трещины и сильные повреждения на резиновых деталях или они отделились от металлической основы. Утечка гидравлической жидкости тоже служит поводом к немедленной замене опор.
Двигатель автомобиля имеет достаточно большой вес и подвержен вибрациям, поэтому должен быть закреплен от какого-либо смещения при работе. Если же места крепежа будут жестко соединены с элементами кузова, то они очень быстро выйдут из строя, так как при движении по неровностям дорожного полотна точки крепления будут воспринимать значительные знакопеременные нагрузки.
Плюс к этому весь кузов будет постоянно вибрировать, что помимо дискомфорта для находящихся внутри авто, еще и отрицательно скажется на долговечности всех элементов автомобиля.
Подушка (опора) двигателя ВАЗ
Назначение
Специальные опоры или как их еще называют, подушки служат для гашения вибраций во время работы двигателя и для его надежной фиксации.
Подушкой опора названа не случайна, так как полностью соответствует своему назначению. Так в толковом словаре Ожегова одно из значений слова «подушка», – это то, что является опорой чего-нибудь, принимает на себя давление механизма.
Основной задачей установки опор является надежность крепления и сведение до минимума смещения в стороны во время работы.
Помимо этого, благодаря подушкам, силовой агрегат изолирован от всех деталей кузова, что делает автомобиль комфортным для движения.
В зависимости от модели авто двигатель может иметь от 3-х до 5-ти подушек.
Так передняя и задняя подушки следят за вибрацией на холостом ходу и при выходе двигателя на максимальные нагрузки.
Конструкция
Простейшие опоры представляет собой резинометаллический элемент, где между двумя стальными пластинами помещен слой резины. Пластины имеют на торцах резьбовую часть в виде шпильки для соединения с деталями кузова. Подобные изделия могут быть выполнены как цельные, так и разборные.
Некоторые опоры, например, классические модели ваз 2101-07 внутри подушки еще и имели пружину и резиновый отбойник, что повышало жесткость и смягчало сильные удары.
В последнее время все чаще вместо резины производители стали применять полиуретан, как наиболее износостойкий, и металл в большинстве случаев уступил свое место алюминию.
На более дорогих моделях авто для большего комфорта при движении применяются более современные конструкции, такие как гидравлические опоры. Они состоят из двух камер и мембраны между ними, камеры наполнены жидкостью, которая при нагрузке может перемещаться из одной емкости в другую.
Подобные опоры могут подстраиваться под работу силового агрегата в любых режимах его работы и способны максимально гасить любые возникающие вибрации, заметно увеличивая степень комфорта при эксплуатации авто.
Наибольшие нагрузки на подушки двигателя приходятся при его запуске, старте и остановке транспортного средства. Неисправная опора увеличивает нагрузку на двигатель и трансмиссию, повышая вероятность их поломки.
Неисправности:
Трещины, разрывы на теле наполнителя, либо стальных пластинах;
Деформация подушки;
Отслоение резины от металла;
Признаки неисправности:
Мотор «подпрыгивает» при старте и торможении авто;
Удар при строгании на задней скорости;
При езде по неровной дороге, прослушиваются стуки, схожие с неисправность ходовой части.
Причины неисправности
Может быть несколько причин преждевременного отказа подушек. Так, например, при тюнинге авто устанавливают амортизаторы с более жесткой характеристикой, низкопрофильные шины для улучшения управляемости и изменения внешнего вида авто. Однако в этой ситуации амортизаторы на ямах не полностью гасят колебания кузова, которые оказывают отрицательное действие на все элементы и в том числе на опоры двигателя.
Манера езды. Это резкие старты и торможения провоцирующие огромные нагрузки на подушки двигателя из-за быстрого смещения центра тяжести. Сюда же стоит отнести и проезд неровностей на дороге не снижая скорости.
Естественный износ. Это механические нагрузки, перепады температур, старение резинового наполнителя, теряющего свою эластичность.
Сроки замены
В среднем опоры силовой установки способны выходить порядка 100 тыс. километров и более (до 200 тыс.) при умеренной езде и надлежащем контроле за их состоянием.
При обнаружении любых признаков неисправности подушек двигателя и КПП рекомендуется, не откладывая произвести их замену. При этом не стоит приобретать изделия неизвестного производителя, отдавая предпочтение оригиналу.
В заключение. Исправные опоры, это комфорт и безопасность движения, а также продление ресурса вашего силового агрегата.
Своевременная профилактика – залог долгой службы автомобиля и безопасности в процессе его эксплуатации. По этой причине каждому водителю желательно следить за своей машиной самостоятельно. Для комплексного выполнения плановых операций знание того, как проверить исправность подушек двигателя, будет совсем не лишним.
Читайте в этой статье
Виды и типы подушек двигателя
Прежде чем что-либо проверять, необходимо также понимать назначение детали, какие неисправности элемента могут возникнуть, а также какие признаки имеет поломка. Как известно, двигатель достаточно много весит и во время работы вибрирует. Это значит, что если жестко прикрепить к кузову автомобиля, тогда все вибрации будут передаваться на последний.
Во время движения по неровностям места крепления силового агрегата испытывают значительные нагрузки. Жесткое крепление к кузову будет означать, что крепежи и место их установки начнут быстро разбиваться. Чтобы общая конструкция была надежной и сохранялся комфорт, для крепления ДВС используются специальные опоры.
Подушка (опора двигателя) – деталь, которая служит для фиксации силового агрегата, предотвращает его смещение и гасит вибрации во время работы. По своей сути это самая настоящая прокладка, только довольно большого размера. Она помещается между двигателем и корпусом авто, то есть крепится как к силовому агрегату, так и к самому кузову. Количество подушек зависит от марки и модели автомобиля, их бывает от трех до пяти.
Если отрыть капот, то можно сразу увидеть верхнюю (правую опору). Остальные находятся с нижней стороны мотора. Опять же, точки размещения зависят от модели авто, типа двигателя и коробки передач. В большинстве случаев подушки двигателя состоят из резинового корпуса и металлических крепежных деталей.
Иногда вместо резины используется полиуретан, который отличается большей износостойкостью. В дорогих автомобилях устанавливаются более сложные и современные варианты – гидравлические. Эффективность гашения вибраций, естественно, намного выше.
Состоят такие опоры из двух камер, между которыми расположена мембрана. В качестве наполнителя в камерах используется либо пропиленгликоль, либо специальная жидкость (гель). Во время работы, в зависимости от дорожных условий (например, на неровностях), она переливается из одной камеры в другую по специальным каналам, а общая жесткость подушки благодаря такой конструкции динамично меняется.
Гидроопоры бывают разные:
- С электронным управлением. Компьютер меняет жесткость опоры, принимая и обрабатывая сигналы – вибрации, сила которых меняется в зависимости от ситуации. Жидкость внутри такой подушки часто содержит частицы металла и плотность меняется под воздействием магнитного поля. Благодаря таким технологиям удается достигнуть максимального комфорта в салоне авто независимо от режима работы двигателя и условий на дороге;
- С механическим управлением. Более простой вариант. Технические характеристики задаются еще на этапе сборки. От них зависит, в каком режиме будет максимальная польза: на холостом ходу или на разных режимах работы мотора.
Разумеется, высокотехнологичные устройства устанавливаются на очень дорогие авто. На бюджетных вариантах, а тем более на старых советских моделях, установлены простые резинометаллические опоры. В случае поломки или износа (обычно выдерживают около 100 000 км. пробега) их просто меняют. А гидравлика может быть отремонтирована. Причем даже своими силами. Однако перед тем, как снимать опоры, нужно знать, как проверить гелевую подушку двигателя, резиновую и т.п.
Признаки и причины неполадок подушек двигателя
Основные признаки неисправностей подушек (опор) двигателя такие:
- сильная вибрация на руле при работе двигателя;
- стук в области установки коробки передач во время езды по неровностям;
- во время езды и переключении передач на большой скорости;
- стук под капотом во время преодоления неровной дороги, а также на холостом ходу и при изменении нагрузки во время работы двигателя;
При появлении этих признаков стоит провести диагностику подушек. Сделать это можно самостоятельно.
Проверка подушек двигателя своими руками
Произвести такую диагностику совсем не сложно. Даже в том случае, если на авто применены гидравлические подушки. Главное, нужно знать, как проверить правую подушку двигателя правильно, а также продиагностировать остальные. Сделать это можно несколькими способами, которые лучше применить совместно друг с другом для постановки более точного диагноза.
- Первый способ хорош для гидравлических опор. Установив автомобиль на ровную поверхность, нужно открыть капот и завести двигатель. Потом попробовать слегка тронуться с места.
При неисправных подушках двигатель будет сдвигаться со своего места. При этом будут хорошо слышны характерные звуки. Подобную проверку можно сделать и на неработающем моторе, если вставить монтировку или палку между мотором и корпусом авто и попробовать пошатать силовой агрегат из стороны в сторону.
- Второй способ проверки такой. На заведенном моторе нужно включить передачу и трогаться на несколько сантиметров. На разных типах КПП при неисправностях подушек могут ощущаться характерные рывки.
- Для проверки нижних опор потребуется смотровая яма, домкрат и деревянная колода высотой около полуметра. Приподняв одно колесо и заменив домкрат колодой, нужно осмотреть снизу подушки на предмет трещин, разрывов, потеков гидравлической жидкости. Разумеется, перед этим необходимо принять меры безопасности, исключив сдвиг авто с места (колодка-противооткат под заднее колесо и т.п).
Для того чтобы опоры прослужили как можно дольше, нужно следить за манерой своей езды. Принцип «выше скорость – меньше ям» необходимо навсегда выбросить из головы. Кроме того, подушки двигателя скорее выходят из строя, если часто и резко трогаться с места. Одним словом, чем меньше резких колебаний ДВС – тем реже придется проверять исправность подушек двигателя.
Читайте также
Почему двигатель может вибрировать на холостых оборотах. Причины неисправности, диагностика. Советы и рекомендации по снижению уровня вибраций мотора.
Опора двигателя (подушка двигателя) предназначается для того, чтобы уменьшить вибрационные нагрузки и колебательные движения в подкапотном пространстве, а также свести к минимуму передачу таких нагрузок на кузов транспортного средства.
Другими словами, двигатель крепится к несущим элементам кузова автомобиля не напрямую, а при помощи специальных опор, которые также называют подушками.
Если просто, подушка двигателя является прокладкой между двигателем и кузовом. Естественно, любые проблемы, которые связаны с подушками мотора, приводят к тому, что эффективность работы опор двигателя падает и возникает сильный дискомфорт. Также по ряду причин в значительной степени может осложниться эксплуатация ТС.
Читайте в этой статье
Подушка двигателя: на что влияет и как устроена
На разных отечественных и иностранных автомобилях до 80-х годов опора двигателя фактически представляла собой плотную резину, которая прикручивалась к двигателю и кузову. Такое решение повсеместно использовалось на автомобилях, которые в то время были в подавляющем большинстве с задним приводом. При этом простые опоры неплохо справлялись со своими задачами.
Однако в дальнейшем кузова стали легче, уменьшилась толщина стали, изменились требования к пассивной безопасности и т.д. В результате подушки превратились в более сложное изделие из металла и резины. На элитных моделях авто появились гидравлические опоры двигателя, которые способны обеспечить максимум комфорта по сравнению с другими аналогами.
Итак, двигатель современного легкового автомобиля с приводом на передние колеса зачастую крепится на 4 или 5 опор. Как правило, две подушки расположены на КПП, остальные крепятся к силовому агрегату. Сам двигатель и коробка имеют жесткое соединение.
Что касается ДВС, принято выделять правую подушку, а также переднюю и заднюю. Правая подушка двигателя закреплена на переднем правом лонжероне. Такая опора располагается сверху. Передняя подушка двигателя зачастую крепится к передней балке, расположена снизу. Задняя подушка также находится внизу, может быть прикреплена к днищу или к подрамнику. Кстати, на многих моделях задняя опора конструктивно отсутствует.
Если говорить о конструкции, резинометаллические опоры двигателя могут отличаться по форме и материалам изготовления, однако зачастую в основе лежит металлический цилиндр, в который впрессован сайлент-блок.
Основной задачей является надежная, но не жесткая фиксация ДВС, при этом подушка одновременно поглощает вибрации и гасит возникающие колебания. В результате улучшается управляемость ТС, сам двигатель получается менее вибронагруженным, от вибраций в меньшей степени страдает навесное оборудование, колебания не сильно передаются на кузов автомобиля и т.д.
Порванная подушка двигателя: признаки
Как и любая другая деталь, опора силовой установки также имеет ограниченный срок службы и со временем выходит из строя. В среднем, подушки на современных авто рассчитаны как минимум на 100-120 тыс. км, хотя на практике данные элементы могут нуждаться в замене как раньше, так и намного позже данного срока.
Обычно причиной проблем становится резиновая вставка, которая попросту растрескивается и рвется от нагрузки. Реже трещины появляются в металлической части опоры, разбиваются места установки крепежей и т.д.
Так или иначе, на неисправность подушек мотора обычно указывают такие симптомы:
- Сам двигатель работает ровно, однако водитель ощущает явное усиление вибраций по кузову, на руле, на ручке КПП и т.д.;
- В момент начала движения с места, а также во время торможения можно услышать пощелкивание или приглушенные стуки в подкапотном пространстве;
- При езде по неровной дороге слышны удары спереди автомобиля, такие удары во многих случаях ощущаются на рычаге КПП, переключение передач на «механике» в этот момент может быть затруднено;