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.
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.
Силовой агрегат крепится к кузову на эластичных опорах
. Они поглощают вибрации, чтобы те не передавались на кузов и не становились источниками неприятного шума в салоне. Кроме того, опоры защищают мотор от резких ударов, когда машина движется по неровной дороге.
Наиболее распространенный и дешевый вариант – резинометаллические опоры. Название говорит само за себя: две пластины и резиновая проставка между ними. Иногда для большей жесткости внутри подушек устанавливают пружины, а для смягчения ударов – буферы. Такие довольно простые элементы эффективно гасят колебания далеко не во всем рабочем диапазоне двигателя.
Более гибко реагируют на изменение оборотов гидравлические опоры
. На минимальных оборотах для эффективного гашения колебаний подушка должна быть мягкой. С ростом оборотов при движении автомобиля увеличивается амплитуда колебаний – в этом случае надо, чтобы подвеска двигателя стала жестче.
Принципом действия гидроопора напоминает обычные амортизаторы. Колебания гасит рабочая жидкость, перетекающая из одной камеры в другую. Они заполнены пропиленгликолем (в народе – антифриз). При малых перемещениях силового агрегата (работа мотора на холостом ходу) колебания сглаживает подвижная мембрана – мягкая опора демпфирует вибрации двигателя, передаваемые на кузов.
Растут обороты коленвала и скорость – вместе с ними увеличивается и амплитуда колебаний. Мембрана уже не справляется с возросшей нагрузкой, и в работу вступает дроссельное устройство. Под давлением жидкость через его каналы перетекает из верхней камеры в нижнюю – жесткость и энергоемкость опоры увеличиваются.
Принцип работы современной гидроопоры с механическим управлением:
1 – нижняя (расширительная) камера;
2 – дросселирующий канал;
3 – верхняя (рабочая) камера;
4 – подвижная мембрана;
5 – корпус гидроопоры;
6 – канал демпфирующей жидкости.
в движении, опора жесткая
Гидроопоры для каждой модели двигателя настраивают отдельно. Рабочую характеристику задают, изменяя диаметр и длину канала дросселирующего устройства. Существуют варианты «подушек» с электронным контролем, они сложнее по конструкции, зато быстрее реагируют на изменения режимов.
Для примера возьмем опоры с электровакуумным приводом. Блок управления двигателем получает информацию с датчика положения коленвала , учитывает скорость автомобиля и подает питание на электромагнитный клапан трубопровода, идущего от впускного коллектора к опоре. Появившееся разрежение вытягивает мембрану демпфера и открывает канал, по которому жидкость перетекает из верхней камеры в нижнюю – в этом случае подушка мягкая.
Поднялись обороты двигателя, автомобиль тронулся с места – электроника перекрывает вакуумный канал и соединяет его с атмосферой. Разрежение в опоре падает, под действием атмосферного давления мембрана поднимается вверх и запирает отверстие между верхней и нижней камерами. Единственный оставшийся у жидкости путь – через спиральные каналы дросселирующего устройства. При этом сопротивление растет, соответственно жесткость подушки увеличивается, что позволяет эффективно противостоять вибрациям большей амплитуды – например, при движении по неровной дороге.
Принцип работы гидроопоры с электронным управлением:
а) на холостом ходу, опора мягкая:
1 – мембрана демпфера;
2 – нижняя (расширительная) камера;
3– дросселирующий канал;
4 – верхняя (рабочая) камера;
5– корпус гидроопоры;
6– спиральный канал дроссельного устройства;
7 – штуцер для подачи разрежения.
б) в движении, опора жесткая:
в движении, опора жесткая
Существует аналогичная конструкция с электронным управлением, но без вакуумной магистрали. На минимальных оборотах канал, соединяющий воздушную полость подушки с атмосферой, открыт. При колебаниях силового агрегата рабочая жидкость свободно перетекает из верхней камеры в полость над воздушным каналом и обратно. При этом мембрана легко прогибается и вытесняет излишки воздуха наружу. При движении электромагнитный клапан перекрывает канал, соединяющий воздушную полость с атмосферой. Резиновая мембрана воздушной камеры перестает прогибаться, и жидкость начинает просачиваться из верхней в нижнюю полости через дросселирующее устройство.
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.
Опора двигателя – крепежное устройство, с помощью которого силовой агрегат монтируется на автомобиль. Кроме функции крепежа выполняет функцию подушки. По этому опору часто еще называют подушка двигателя , а в английском варианте звучит как engine mount. Также в зависимости от конструкции опору могут называть «гитарой», поскольку форма напоминает этот музыкальный инструмент.
Как правило, используется не одна, а несколько (чаще всего три) опор. Их задача – поглощение вибраций работающего мотора и удерживание его в максимально статичном положении. Так как в работе обязательно будет вибрировать, и этот факт не зависит от степени его мощности и совершенства. Крепления двигателя на опору-подушку позволяет не только повысить комфортабельность езды, но и защитить силовой агрегат от ударов и толчков при перемещении по неровностям.
Изначально опоры были простыми металлическими крепежными элементами, притягивающими двигатель к несущей конструкции жестко. Фактически использовался только кронштейн опоры двигателя в современном понимании. Потом в механизм были добавлены резиновые подушки, повысившие упругость крепления, благодаря чему удалось обеспечить более эластичную подвеску мотора. Такая резинометаллическая опора двигателя широко применяется и сегодня.
Где находится опора двигателя
Многие авто владельцы даже не знают как выглядят опоры не то что где находятся. Поскольку если не лазить под автомобиль, то опорные подушки скрыты от глаз, из подкапота хорошо видно разве что верхнюю. Места установки и количество точек опор под двигатель на кузове автомобиля зависит от типа и расположения под капотом мотора и коробки передач, а также самой марки авто. Главной задачей установки крепления – надежность и минимальные смещения по сторонам во время работы. Классическая схема установки двигателя на опорах в 3-х точках снизу и 2-х точках сверху. К стати не только ДВС машины смонтирован на таких подушка, а и коробка передач также крепится на резинометаллических опорах. По этому нужно четко разделять где двигатель, а где коробка.
Виды опор
Современная опора крепления двигателя может быть резинометаллической или гидравлической .
У резинометаллических опор конструкция предельно проста: пара пластин из стали или другого металла с не слишком толстой между ними прокладкой, выполненной из хорошей износостойкой резины. Это самая дешевая и популярная сейчас подушка двигателя. В некоторых моделях в подушки дополнительно вмонтированы пружины, повышающие жесткость и буферы, позволяющие несколько смягчить самые сильные удары. Все чаще новые автомобили производятся с подушками из полиуретана, в силу его большей износостойкости. Именно полиуретановая подушка опоры двигателя используется в спортивных автомобилях, так как повышает оптимизировать жесткость. Резинометаллическая подушка крепления двигателя может быть разборной или неразборной.
Устройство гидроподушки двигателя.
Гидравлическая опора двигателя считается гораздо более современной конструкцией. Такие системы способны подстраиваться под работу двигателя в различных условиях и максимально эффективно гасить любые вибрации. Подушка опоры двигателя также выполнена из трех основных элементов, но здесь это пара камер, между которыми располагается мембрана. Каждая из камер заполняется антифризом или гидравлической жидкостью. Задача подвижной мембраны – устранять незначительную вибрацию, возникающую на холостом и малом ходу по ровной дороге. Скоростные вибрации устраняются гидравлической жидкостью. Под воздействием изменяющегося давления, она перемещается между камерами, повышая жесткость опоры, что позволяет гасить даже самые сильные вибрации.
Гидравлическая подушка двигателя в отличие от резинометаллической опоры, может иметь различную конструкцию. На данный момент распространены следующие их виды опор двигателя:
- механически управляемые опоры, которые способны очень эффективно гасить один из видов вибраций (холостого хода, скоростные, сильные сотрясения), поэтому для каждой модели автомобиля они настраиваются по-разному;
- управляемые электроникой опоры, которые преимущественно монтируются на дорогих автомобилях, но способны автоматически изменять характеристики жесткости для эффективного противодействия всем типам рабочих вибраций;
- динамические опоры, основанные на применении магнитной металлизированной жидкости, меняющей вязкость под воздействием магнитного поля, которое в свою очередь управляется автомобильной электроникой, за счет чего и достигается адаптивность настроек опор.
Впрочем, только опора крепления двигателя первого типа может считаться широко распространенной, поскольку остальные слишком сложны и дорогостоящи для применения на по-настоящему массовых автомобилях.
Особенности эксплуатации
При возникновении излишней вибрации двигателя проверьте целостность подушки опоры двигателя.
Подушка двигателя является деталью, подверженной износу, так как она работает всегда, когда запущен мотор. Наибольшим испытанием для опор является запуск двигателя, трогание с места, а также остановка авто. В такие моменты нагрузка на опоры является самой большой. Износ или поломка данной детали ведет к повышению нагрузки на двигатель и повышению вероятности его поломки.
Трещины и порывы на опорной подушке видны если для этого специально производить плановый осмотр, но такие симптомы как повышенная вибрация с отдачей в руль при работе двигателя или переключение передач с толчками, а если износится подушка та что возле КПП, то и выбивать скорость может. То тут явные факты на лицо, нужно в строчном порядке нужно покупать комплект новых опор и приступать к замене.
Появление трещин или отслоения резиновой части опоры от металлической – весомый аргумент для замены.
Имея под рукой набор ключей, домкрат и смотровую яму в принципе поменять можно и самостоятельно без особых навыков, хотя встречаются случаи где процедура по замене опор двигателя весьма занятное дело.
Следить за состоянием резинометаллических опор несложно: нужно просто проверять целостность резиновой прокладки и регулярно удалять с нее грязь и масло, подтягивать болты крепления.
В среднем опора двигателя служит около 100 тыс. км пробега. Но надлежащий уход позволяет пролит строк эксплуатации, причем не только за самим креплениям ДВС, но и состоянием мотора в целом.
Если автомобиль оборудован гидравлическими опорами, для их тестирования необходимо открыть капот и завести двигатель. Далее необходимо проехать пару сантиметров вперед и назад. Если с опорами что-то не так, двигатель сместится с места при старте и вернется на место при остановке, что будет сопровождаться хорошо слышимыми звуками.
В не зависимости от того какие опорные подушки держат двигатель на вашем автомобиле, совет для всех общий. Не стоит резко рушать, давая тем самым максимальную нагрузку на опоры, пересекать выбоины и горбы на не больших скоростях, дабы колебания мотора были минимальными, а следовательно и вибрации нуждающиеся в поглощении опорами двигателя, будут не значительными.