Для гашения вибраций, возникающих при работе двигателя, используются резинометаллические опоры двигателя. Они одновременно поддерживают двигатель и изолируют его от кузова. На автомобилях премиум-класса применяются более совершенные гидравлические опоры двигателя.
Работа этих опор построена на компромиссе между демпфированием (затуханием колебаний) и виброизоляцией. При определенных режимах работы двигателя опоры перестают выполнять свои функции: передают вибрации на кузов, создают резонанс на определенных частотах. Для преодоления этих ограничений разрабатываются активные опоры двигателя.
Активные опоры двигателя применяют Audi, Honda, Hyundai, Jaguar, Nissan, Porsche, Toyota. Актуальность активных опор двигателя резко повысилась с внедрением системы отключения цилиндров на двигатели внутреннего сгорания. Активные опоры двигателя устанавливаются, как правило, попарно и могут использоваться совместно с резинометаллическими и гидравлическими опорами.
Конструктивно активная опора двигателя объединяет гидравлическую опору и электронную систему управления этой опорой. В зависимости от физического принципа действия различают следующие виды активных опор: магнитореологическая, электровакуумная, электромагнитная.
Магнитореологическая опора двигателя
Магнитореологическая опора устанавливается на ряд моделей автомобиля Porsche (у Porsche она называется динамическая опора). Применение опоры позволяет:
- улучшить динамику автомобиля за счет увеличения связи двигателя с кузовом;
- увеличить тягу благодаря контролю вертикальных перемещений двигателя и трансмиссии;
- улучшить плавность хода, управляя низкочастотными вибрациями двигателя.
В активной опоре используется свойство магнитореологической жидкости изменять плотность под воздействием магнитного поля. Чем сильнее магнитное поле, тем выше сопротивление жидкости и соответственно больше жесткость опоры. Для улучшения динамики автомобиля опора в нужный момент становиться максимально жесткой, для гашения шума и вибраций используется мягкое крепление двигателя к кузову.
Электронная система управления опорой использует различную информацию, которую получает от автомобильных датчиков: положение дроссельной заслонки, скорость движения, частоту вращения коленчатого вала двигателя, температуру охлаждающей жидкости, положение рулевого колеса и др. На основании входных сигналов датчиков электронный блок управления подает напряжение на электромагнитную катушку, и тем самым, изменяет жесткость опоры двигателя.
При различных динамических нагрузках (боковых, вертикальных, продольных) жесткость каждой опоры в отдельности увеличивается до уровня, обеспечивающего максимальную динамику автомобиля. При переходных процессах в движении (запуск двигателя, резкое открытие дроссельной заслонки, торможение, переключение передач), а также при движении по неровной дороге, опора становится мягкой. Этим достигается снижение уровня вибраций и повышение комфорта.
Электровакуумная опора двигателя
Электровакуумная опора применяется на автомобилях Toyota (Lexus) для уменьшения вибраций двигателя на холостом ходу. Конструктивно опора объединяет гидравлическую и воздушную камеры, разделенные диафрагмой. К воздушной камере с помощью электромагнитного клапана подводится вакуум из впускного коллектора или воздух из атмосферы. Поочередное изменение давления в воздушной камере приводит к вибрациям опоры.
На основании сигнала датчика частоты вращения коленчатого вала, электронный блок управления генерирует вибрации опоры в противофазе к вибрациям двигателя. Происходит наложение колебаний, и вибрации двигателя на холостом ходу гасятся. С началом движения автомобиля электромагнитный клапан перекрывает вакуумный канал, активная опора двигателя начинает работать как обычная гидравлическая опора.
Электромагнитная опора двигателя
Работа двигателя при активации системы отключения цилиндров сопровождается интенсивными вибрациями. Для гашения этих вибраций компании Audi, Honda используют электромагнитные опоры двигателя.
Опора представляет собой гидравлическую камеру, отделенную подвижной диафрагмой. К диафрагме жестко крепиться электромагнитная катушка. Края катушки входят в постоянный магнит. При подаче напряжения катушка перемещается вверх, увлекая за собой диафрагму. При снятии напряжения – катушка опускается. Движения диафрагмы вверх-вниз заставляют опору вибрировать.
Управление работой опоры осуществляет электронная система. Датчик (акселерометр), расположенный в опоре, фиксирует вибрации двигателя, передаваемые на кузов. Сигнал от датчика передается в электронный блок управления опор. Кроме этого блок управления использует сигнал от датчика оборотов коленчатого вала. В соответствии с заложенной характеристикой блок формирует управляющие сигналы на катушку опоры, которые генерируют вибрации с определенной амплитудой и частотой в противофазе к вибрациям двигателя. Накладываясь в нужной фазе, вибрации двигателя гасятся.
Опора представляет собой гидравлическую камеру, отделенную подвижной диафрагмой. К диафрагме жестко крепиться электромагнитная катушка. Края катушки входят в постоянный магнит. При подаче напряжения катушка перемещается вверх, увлекая за собой диафрагму. При снятии напряжения – катушка опускается. Движения диафрагмы вверх-вниз заставляют опору вибрировать.
Управление работой опоры осуществляет электронная система. Датчик (акселерометр), расположенный в опоре, фиксирует вибрации двигателя, передаваемые на кузов. Сигнал от датчика передается в электронный блок управления опор. Кроме этого блок управления использует сигнал от датчика оборотов коленчатого вала. В соответствии с заложенной характеристикой блок формирует управляющие сигналы на катушку опоры, которые генерируют вибрации с определенной амплитудой и частотой в противофазе к вибрациям двигателя. Накладываясь в нужной фазе, вибрации двигателя гасятся.