Гидравлические опоры двигателя. Возможно ли ремонтировать?
Многие современные двигателя имеют гидравлические опоры, которые служат для поглощения вибраций мотора и создания комфортных условий езды для водителя и пассажиров. Что хорошего в таких подушках, какова история их происхождения и эволюции, и скоро ли придут им на смену другие технологии, рассмотрим далее.
Изолировать колеблющиеся детали механизма от неподвижных первыми догадались еще древние римляне. Уже в первом века до нашей эры они соединили верхнюю часть повозки с колесами и шасси с помощью эластичных кожаных ремней, которые гасили колебания и делали древний «кузов» не таким раскачивающимся. В автомобильной промышленности первым использовать резиновые подушки стал Уолтер Крайслер вначале 20 века на автомобилях Plymouth. Это было удачное решение, которое значительно повысило конкурентоспособность его автомобилей. Изобретатель запатентовал эту технологию под названием «Floating power». Следом за ним изобретение стал применять Ситроен, который купил права на него у Chrysler и применил на моделях Traction Avant.
Опора крепления силового агрегата из резины долгое время не испытывала никаких конструкционных изменений. Эту деталь применяли на дешевых серийных автомобилях и на элитных моделях все без исключения автомобильные марки. Даже в наше время на дорогах можно встретить старые машины как советского, так и зарубежного производства, с подушками двигателя в виде цельнолитого куска резины.
Этих простых резиновых брусков вполне достаточно для того, чтоб кузов машины не раскачивало от вибрации работающего двигателя, а сам мотор не контактировал с металлическими деталями кузов и подвески. Но требования к комфорту внутри салона постоянно увеличиваются, и постепенно подушки двигатели стали подвергаться некоторым изменениям. Конструкторы делали эти элементы из резины различной плотности, оставляли пустоты между слоями, вставляли в опоры демпфирующие пружины. Эти эксперименты давали свой результат, и подушки двигателя стали более эффективно гасить колебания и толчки во время движения автомобиля.
Только в 80-х годах 20 столетия разработчики начали впервые применять на своих автомобилях гидравлические опоры двигателя. Первым автомобилем, который получил такие подушки, стал Mercedes-Benz W124. По сравнению с деталями из чистой резины, резиново-гидравлические опоры гасили колебания более широкой амплитуды. Действуя наподобие амортизаторов подвески, такие элементы справлялись с вибрацией благодаря сопротивлению жидкости, проходящей через специальные отверстия внутри детали.
На момент своего изобретения гидравлические подушки не произвели никакой революции в автомобильной промышленности. Они существенно не отличались по своей эффективности от обычных резиновых подушек, конструкцию которых инженеры научились правильно просчитывать под каждый конкретный двигатель. Поэтому новый вариант не сразу вытеснил стандартные резиновые запчасти. Некоторые производители стали использовать одну (иногда две) гидравлические опоры для двигателя вместе с несколькими резиновыми деталями, так как их легче было настроить под индивидуальные характеристики мотора, и они позволяли продлить срок службы стоящим рядом обычным опорам.
Конструкция и неисправности гидроопоры
Конструкция гидравлической части подушки двигателя довольно простое. Внутри резиновой оболочки имеется два отсека с жидкостью. Они расположены один над другим, и разделены резиновой мембраной, которая и является демпфером. Через маленькие дросселирующие отверстия отсеки сообщаются между собой. Когда амплитуда колебаний небольшая, их поглощает мембрана. Если же детали испытывает резкие толчки и рывки, начинают работать мелкие канали, которые еще называются «переток». Таким образом, гидроопора имеет два диапазона действия, в которых она проявляет разные поглощающие качества.
На самом деле, гидравлическая часть детали нечасто выходит из строя. Это может случиться только из-за прорыва мягкого дна, или некачественной завальцовке корпуса, что происходит крайне редко. В основном, физическому износу подлежит резиновая часть опоры, которая рассыхается и трескается со временем. Из-за потери эластичности резина часто отслаивается от металлического основания и приводит к механическим разрывам под нагрузкой. Вообще, гидравлика играет вспомогательную роль во всей конструкции, и основной удар на себя принимает резиновая часть. Если жидкость и вытечет, то опора может прослужить еще продолжительное время. При этом вибрации будут ощущаться сильнее, особенно во время работы на холостых оборотах.
В таком случае не стоит тянуть с заменой гидравлической подушки, так как раскачивание двигателя, особенно во время старта и резкого торможения, приводит к его контакту с другими деталями подкапотного пространства. Пострадать могут элементы подвески, резиновые патрубки и провода. Гидроопора обычно является ведущей подушкой двигателя, поэтому ее поломка неизбежно приводит к быстрому износу остальных опор.
Обнаружить неисправности в гидроопоре визуально довольно сложно, за исключением случаев, когда жидкость из нее просто вытекает, и на поверхности видимы откровенные дыры. Если взяться руками за рабочую часть детали (которая прикручивается непосредственно к двигателю), и попробовать покачать ее, то ничего необычного вы не почувствуете. Опора ощущается просто как упругий резиновый элемент, и голыми руками определить, что она плохо работает, не удастся. Сделать это может только опытный автослесарь, который каждый день имеет дело с подобными неисправностями.
В условиях гаража единственным вариантом проверки опоры будет испытание ее под нагрузкой. Проводить такую диагностику необходимо вдвоем. Один человек должен сидеть за рулем и газовать в режиме «D», или легонько отпустив сцепление на ручном тормозе. Второй человек должен следить за амплитудой раскачивания двигателя, и если центральный крепеж касается обоймы подушки, это говорит о ее неисправности.
Ремонт гидравлической подушки
Обычно гидроопоры никто не ремонтирует. Они являются неразборными, и деталей на них вы не купите ни в каком магазине. Некоторые умельцы устанавливают вместо родных опор похожие детали с других автомобилей, придумывая для этого специальные переходные пластины и крепления. Насколько удачны такие «переделки» судить сложно. Возможно, для двигателя примерно одинаковой массы и мощности они будут работать вполне эффективно. В любом случае, использовать детали от других моделей целесообразно только в случае невозможности приобретения родных опор. При этом нужно учитывать, что подушки продольно расположенных двигателей существенно отличаются от деталей поперечных моторов. Они имеют разный принцип работы, и заменять один вид другим не стоит. От неправильной работы они очень быстро выйдут из строя, и плохо будут справляться со своими функциями.
Грозит ли гидроопорам исчезновение?
На автомобилях высокого класса гидроопоры нашли широчайшее применение. К обычной резино-гидравлической опоре инженеры добавили систему с клапанами, которая управляется электроникой автомобиля. Это может быть регулировка с помощью давления масла, электрических импульсов или специального вакуума, которая происходит в зависимости от нагрузки на мотор. Сложная конструкция гидравлических опор применяется, например, на автомобиле Lexus RX с 1998 года.
В 2010 году на автомобиле Porsche 911 GT3 стали применяться подушки с бесступенчато-изменяемыми показателями. Конструкция оборудована катушкой, которая создает магнитное поле и содержит специальную ферромагнитную жидкость. Особенность этого изобретения в том, что жидкость меняет свою вязкость в зависимости от сигнала, который подается на катушку. Таким образом, опора может произвольно и постепенно изменять свою жесткость, практически полностью гася колебания работающего двигателя. Эта конструкция отличается большой сложностью и оправдана только на дорогих автомобилях премиум-класса. Особенно актуальной такая система оказалась на двигателях, которые имеют систему отключения нескольких цилиндров. При этом двигатель резко меняет амплитуду и частоту вибрации, и гидроопора способна сопротивляться этим скачкам наиболее эффективно.
Интересный факт состоит в том, что разработкой активных гидроопор с применением ферромагнитной жидкости занимались еще советские ученые. Происходило это в 1980-х годах в Институте машиноведения им. Благонравова Российской академии наук. Целью этих исследований было достижение синхронных изменений свойств опоры в зависимости от характеристик работы двигателя. Такие системы применялись в промышленности, но на советских автомобилях реализованы никогда не были
На сегодняшний день можно сказать, что эволюция гидравлических опор достигла своего пика. Разрабатывать более сложные и дорогостоящие узлы не имеет смысла, особенно ввиду того, что двигатели внутреннего сгорания потихоньку уступают место альтернативным вариантам. В электрических автомобилях нет необходимости в сложных управляемых конструкциях, так как роторный электромотор изначально хорошо сбалансирован. Он не выдает таких сильных вибраций, как двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, поэтому гидроопоры постепенно уходят в прошлое, уступая место новым технологиям.