На работающий силовой агрегат любого автомобиля действует сложное сочетание нагрузок:
- Реакции от передачи трансмиссией крутящего момента на ведущие колеса;
- Горизонтальные усилия при трогании, резком торможении и работе сцепления;
- Вертикальные нагрузки при проезде неровностей;
- Вибрационные колебания, сила и частота которых меняются пропорционально изменению оборотов коленчатого вала;
- Собственная масса двигателя в сборе с коробкой передач.
Основную часть нагрузок воспринимает рама (кузов) автомобиля.
Высокочастотные вибрации слышимых частот проникают в салон, нарушая комфорт водителя и пассажиров. Низкочастотные вибрации ощущаются кожей и телом, что тоже не добавляет удобств в поездке.
С колебаниями звуковой частоты владельцы автомобилей борются путём установки дополнительной шумоизоляции.
Смягчить и подавить низкочастотные колебания могут только исправные подушки двигателя.
Основные функции подушки двигателя
Опоры (подушки) – это узлы, на которых двигатель и коробка передач закреплены к раме, подрамнику или кузову автомобиля.
Опоры силового агрегата рассчитаны на долговременную работу с высокой надёжностью и минимальным износом.
Конструктивно большинство опор состоят из сборного стального корпуса с размещёнными внутри упругими элементами, поглощающими вибрации и демпфирующими удары. Поперечные и продольные усилия, действующие на силовой агрегат, воспринимаются конструкцией подушки.
Главные функции опор двигателя:
- Уменьшить или полностью погасить ударные и другие нагрузки на силовой агрегат, возникающие при движении транспортного средства;
- Эффективно снизить вибрацию и звуки, создаваемые работающим двигателем и проникающие в салон автомобиля;
- Устранить перемещения силового агрегата и, тем самым, уменьшить износ узлов приводов (карданной передачи) и самого мотора.
Количество и расположение опор двигателя
Крутящий момент, создаваемый мотором, по законам кинематики стремится повернуть мотор в направлении, противоположном вращению коленвала и маховика. Поэтому с одной стороны двигателя его опоры дополнительно работают на сжатие, с другой стороны – на растяжение. Реакции опор при движении машины задним ходом не изменяются.
- В автомобилях с продольным расположением силового агрегата применяются четыре нижние опоры (подушки). На передней паре опор крепятся кронштейны двигателя, на заднюю пару опирается коробка передач. Все четыре опоры рамных автомобилей одинаковой конструкции.
На моделях с несущим кузовом двигатель с коробкой передач крепятся на подрамнике, поэтому подушки коробки могут отличаться от опор мотора.
- В подавляющем большинстве переднеприводных авто двигатель с коробкой установлены на трёх опорах, из них две нижних опираются на подрамник и третья, верхняя, — подвесная.
Верхняя подушка конструктивно отличается от нижних.
Во всех конструкциях между подрамником и лонжеронами кузова установлены упругие резиновые элементы, поглощающие вибрацию.
Проконтролировать состояние и провести диагностику опор силового агрегата можно, подняв машину на подъёмник или воспользовавшись смотровой ямой. При этом необходимо демонтировать защиту двигателя.
Верхняя опора доступна для осмотра из-под капота. Зачастую для осмотра верхней опоры нужно снять пластиковый кожух двигателя и некоторые его узлы и даже агрегаты, например воздуховод или генератор.
Разновидность опор силового агрегата
Для каждой модели автопроизводители подбирают опоры силовых агрегатов с наилучшими рабочими свойствами. Все образцы проверяются на стендах и в ходе реальных ходовых испытаний. Накопленный опыт крупносерийного производства позволяет годами применять в машинах, выпускаемых на общих платформах, подушки одинаковой конструкции.
Все подушки (опоры) современных авто по конструкции можно разделить на две группы:
- Резинометаллические. Ими оснащаются практически все массовые и бюджетные машины.
- Гидравлические. Применяются в авто повышенных и премиальных классов. В свою очередь делятся на:
- пассивные, с постоянными рабочими характеристиками;
- активные, или управляемые, с изменяемыми свойствами.
Как устроена и работает подушка двигателя
Все опоры (подушки), независимо от их конструкции, предназначены для надежного фиксирования силового агрегата относительно рамы (кузова) автомобиля, поглощения или снижения до допустимых величин переменных нагрузок и вибраций.
Резинометаллические опоры просты по конструкции. Между двумя стальными обоймами расположены два эластичных вкладыша из резины (синтетического каучука). По оси опоры проходит болт (шпилька), крепящий двигатель к подрамнику и создающий первичное усилие в опоре.
В резинометаллических опорах может быть несколько резиновых элементов разной упругости, разделенных стальными шайбами-проставками. Иногда, дополнительно к упругим вкладышам, в опоре устанавливается пружина, снижающая высокочастотные вибрации.
В спортивных гоночных автомобилях, где требования к комфорту и звукоизоляции понижены, применяются полиуретановые вкладыши подушек, более жёсткие и износостойкие.
Практически все резинометаллические опоры разборные, любая изношенная деталь может быть заменена.
Широкое распространение разборных опор с упругими вкладышами объясняется их несложным устройством, ремонтопригодностью и низкой стоимостью.
Гидравлические опоры демпфируют практически все виды нагрузок и вибраций в системе «двигатель-кузов».
В цилиндрическом корпусе гидроопоры, заполненном рабочей жидкостью, смонтирован подпружиненный поршень. Шток поршня закреплен на силовом агрегате, рабочий цилиндр опоры монтируется на подрамник кузова.При перемещении поршня рабочая жидкость перетекает из одной полости цилиндра в другую через клапаны и отверстия в поршне. Жёсткость пружин и рассчитанная вязкость рабочей жидкости позволяют опоре плавно гасить сжимающие и растягивающие усилия.
В активной (управляемой) гидроопоре установлена диафрагма, изменяющая объем жидкости в нижней полости цилиндра и, соответственно, время и скорость её перетекания, от которых зависят упругие свойства гидроопоры.
Активные гидроопоры различаются по способу управления:
- Механическое. Переключателем на панели, водитель вручную управляет положением диафрагм в опорах, в зависимости от условий движения и нагрузок на силовой агрегат.
- Электронное. Объемом рабочей жидкости и перемещением диафрагм в рабочих полостях, т.е. жесткостью гидроопор, управляет бортовой процессор, получая сигнал от датчика скорости.
Гидроопоры сложны по устройству. Их надежность и долговечность зависит от неизменности свойств рабочей жидкости, качества изготовления деталей, клапанов, уплотнительных манжет и колец.
Развитие современных технологий вызвало появление нового типа гидроопор — с динамическим управлением.
Рабочей жидкостью в динамических гидроопорах является дисперсия микрочастиц магнитных металлов. Вязкость магнитной рабочей жидкости изменяется под действием электромагнитного поля, создаваемого специальными обмотками. Бортовой процессор, контролируя условия движения автомобиля, управляет вязкостью магнитной жидкости, изменяя упругие свойства динамических гидроопор двигателя от максимума до нуля.
Гидравлические опоры с динамическим управлением — сложные и дорогие в производстве изделия. Ими оборудуются автомобили премиум класса, к комфорту и надежности которых покупатель предъявляет повышенные требования.
Все современные автопроизводители стремятся обеспечить надёжность авто в течение гарантийного срока с проведением возможных его ремонтов только в официальном сервисном центре. Желание оправдать растущие цены совершенствованием продукции, привело к вытеснению резинометаллических опор двигателя гидравлическими всех типов, на смену которым уже идут гидродинамические.
Владелец новенького авто, рассчитывающий без проблем и ремонтов кататься весь гарантийный срок, просто обязан аккуратно и бережно управлять машиной.
Всем водителям, желающим ездить на исправном автомобиле, не рекомендуется следовать поговоркам типа «С места с третьей – асфальт в гармошку», «Больше скорость – меньше ям».
