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

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.

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.

Читать еще: Волга сайбер чип тюнинг двигателя

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.

ZF Aftermarket: гидравлические опоры двигателя с регулируемыми характеристиками для лучшего комфорта во время движения

Опоры двигателя с регулируемыми характеристиками идеально гасят вибрации в любых дорожных ситуациях
Запасные части с качеством поставщика на конвейер доступны для большинства моделей Audi и Mercedes-Benz

Эти интеллектуальные компоненты используются в основном в моделях премиум-сегмента, где благодаря своим регулируемым характеристикам они обеспечивают минимальный уровень вибрации и шума как в режиме холостого хода, так и во время движения. Этого невозможно достичь с обычными опорами силового агрегата.

Опоры двигателя выполняют функцию соединительных элементов между двигателем, коробкой передач и кузовом автомобиля. Простое жесткое крепление на винтах не подходит, так как в этом случае вибрации и шумы будут распространяться от трансмиссии к кузову. Именно по этой причине производители автомобилей для улучшения комфорта во время движения используют резинометаллические детали или гидравлические опоры двигателя. Однако даже такие детали из-за конструктивных особенностей не во всех случаях обеспечивают идеальную защиту от вибраций. Для решения этой проблемы ZF разработал гидравлические опоры двигателя с регулируемыми характеристиками, благодаря чему в одном конструктивном узле обеспечивается высокий уровень комфорта в режиме холостого хода и во время поездки. Также одним из возможных вариантов решения является интегрированная пневмоподушка.

При работе двигателя в режиме холостого хода переключатель активирует пневмоподушка. Она гасит низкочастотные вибрации двигателя, когда автомобиль находится в неподвижном положении. Во время поездки в зависимости от скорости движения и числа оборотов двигателя опора переключается на гидравлический механизм регулирования. При этом она приобретает дополнительную жесткость, одновременно обеспечивая большую свободу движения для сопрягаемых элементов.

ZF разработал опоры двигателя с электронным переключением, которые в зависимости от скорости движения автомобиля и оборотов двигателя могут активировать два режима с различными характеристиками.

Шумы и вибрации могут быть признаками повреждений

Опоры двигателя подвержены износу, причем обнаружить его не так просто. Дело в том, что опоры двигателя устанавливаются в подкапотном пространстве и чаще всего скрыты от глаз. На дефекты могут указывать следующие признаки:

Утечки жидкости или появление резиновой крошки.
Усиление вибрации на кузове автомобиля.
Необычайно сильная вибрация (дрожь и тряска) двигателя при выключении.
Щелчки при загрузке машины.

Для обеспечения высокого уровня комфорта во время поездки, СТО должны использовать запасные части с качеством поставщика в серию. Даже если опора подходит по габаритным размерам для другого двигателя, например, для бензинового вместо дизельного, в самой конструкции опоры могут быть значительные различия, например, по жесткости.

ZF Aftermarket также рекомендует во время ремонта заменять все опоры двигателя, а не только неисправную деталь. В противном случае существует риск, что новая деталь должна будет компенсировать более высокие нагрузки и вибрации, поскольку остальные опоры уже изношены. В итоге это может привести к поломке транспортного средства. ZF Aftermarket предлагает опоры двигателя с регулируемыми характеристиками под торговой маркой Lemförder для целого ряда моделей Audi и Mercedes-Benz:

Audi A4, A5, A6, Q5, Q7.
Mercedes-Benz C-Класс и E-Класс, а также модели GLK и GLC.

Опоры двигателя с регулируемыми характеристиками идеально гасят вибрации в любых дорожных ситуациях
Запасные части с качеством поставщика на конвейер доступны для большинства моделей Audi и Mercedes-Benz

Читать еще: Датчик детонации двигателя принцип работы

Шумы и вибрации могут быть признаками повреждений

Утечки жидкости или появление резиновой крошки.
Усиление вибрации на кузове автомобиля.
Необычайно сильная вибрация (дрожь и тряска) двигателя при выключении.
Щелчки при загрузке машины.

Audi A4, A5, A6, Q5, Q7.
Mercedes-Benz C-Класс и E-Класс, а также модели GLK и GLC.

Подушки (опоры) двигателя и коробки: что это и для чего? Просто о непростом!

Двигатель и коробка передач на вашем авто крепятся к раме или кузову. Когда двигатель работает, возникают различные вибрации, которые передаются по всему кузову. Чтобы это недопустить, инженерами были придуманы специальные опоры двигателя «подушки», которые не только удерживают силовой агрегат и коробку, но и гасят вибрации.

Подушки двигателя, а также коробки изолируют вибрации работающего двигателя и трансмиссии, делая поездку поистине комфортной. Как уже понятно, опоры выступают в качестве прокладки или изолятора, в то же время эффективно соединяя мотор и коробку с кузовом или рамой.

Опоры двигателя и коробки передач обычно представляют собой металлическое кольцо, заполненное твердой резиной, внутри которой находится втулка, которая выступает крепежом. Таким образом между металлическими соединениями нет прямого контакта, узлы, по сути, соединены при помощи упругой резины. Опоры двигателя могут иметь самые разные формы и конфигурации, нет какой-то единой формы или размера. Общее у них одно — это функции, которые они выполняют.

Для достижения еще лучшего комфорта, некоторые автомобили оснащены также гидравлическими опорами, которые заполнены жидкостью, способной еще лучше поглощать и гасить вибрации. Жидкость справляется с этой задачей лучше резины, которая все же проводит небольшие вибрации в салон авто. За улучшенный комфорт приходится платить дороже, поэтому наполненные жидкостью подушки стоят намного дороже простых резинометаллических подушек. И если после разрыва резины подушка хоть как-то выполняет свою работу, то гидравлическая опора, из которой вытекла жидкость, просто перестает гасить даже самые незначительные колебания.

Более продвинутые современные авто оснащены подушками с электронным управлением, которые могут изменять свою жесткость в зависимости от частоты оборотов двигателя и нагрузки на силовой агрегат. Такие опоры могут иметь в своей конструкции вакуумный привод, позволяющий менять жесткость крепления. Это дает возможность гасить вибрации двигателя на самых различных скоростях и оборотах.

Сегодня большинство переднеприводных автомобилей, внедорожников и минивэнов используют двигатели и коробки передач с поперечным расположением мотора. Это означает, что двигатель установлен перпендикулярно центральной оси транспортного средства. При таком типе расположения двигателя, обычно требуется три-четыре опоры для крепления двигателя и коробки передач. Такое количество подушек позволяет эффективно закрепить силовой агрегат и трансмиссии, а также минимизировать вибрацию, поступающую от них на кузов или раму.

На заднеприводных легковых и грузовых автомобилях обычно имеется пара опор двигателя с каждой стороны для поддержки двигателя и одна опора под задней частью коробки передач. Иногда добавляется дополнительная верхняя опора двигателя, которая препятствует раскачиванию мотора взад-вперед во время резкого ускорения или торможения авто. Верхние подушки, как правило, представляют собой резиновую втулку с металлическими наконечниками, один конец крепится к двигателю, а другой — к опоре поперечине радиатора.

Читать еще: Что такое двигатели fire

Со временем из-за постоянных нагрузок, даже когда мотор не работает, подушки приходят в негодность. Резина «устает», растрескивается и рвется, особенно на это влияет стиль езды и резкие взрывные нагрузки. Причем если вовремя не заменить одну опору, существует большая вероятность того, что уже очень скоро «умрут» и другие подушки. Это происходит потому, что, когда одна подушка перестает удерживать мотор, вес двигателя и коробки фактически распределяется на оставшиеся исправные опоры. Но так как вес гораздо больше допустимого, очень скоро подушки рвутся и перестают выполнять свою функцию.

Трещины, потеря формы, нарушение эластичности, неисправности крепления, приводят к чрезмерному движению двигателя и коробки передач. Это, в свою очередь, вызывает повышенную вибрацию, которая ощущается по всему кузову и в салоне. Неисправные опоры двигателя и коробки передач часто являются причиной чрезмерного шума и стука. Причем со временем это сказывается и на работе самого мотора и коробки. Передачи могут начать плохо включаться, могут возникнуть толчки при переключении или во время ускорения. В конечном итоге последствия от неисправных опор могут быть более серьезными и дорогостоящими.

Опоры двигателя и коробки передач являются неотъемлемым компонентом любого транспортного средства, на котором есть ДВС. К слову, на электрокарах необходимость в подушках или опорах напрочь отсутствует. При неисправных опорах двигателя, передвижение в авто будет некомфортным, а пассажиры, да и сам водитель, будут испытывать большой дискомфорт и очень быстро уставать от поездки. Как правило, проблемы с подушками проявляются на малых или холостых оборотах, при первых признаках, указывающих на то, что с подушками что-то не так, немедленно примите меры. В противном случае последствия могут быть намного более серьезными.

Рекомендую: Как определить какая подушка неисправна видео

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:

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