Устройство пневматической подвески

Несмотря на достаточно большое количество разновидностей типов подвесок, в большинстве современных автомобилей используется только те их подкатегории, у которых главный демпфирующим элементом выступают либо мощные пружины, либо амортизаторы гидравлического типа с телескопическим механизмом. Пневматические устройства ещё не получили достаточного распространение. Их преимущественная сфера использования – коммерческий транспорт или легковые автомобили, относящаяся к премиальному классу. Неудивительно, что многие автомобилисты попросту не знакомы с этой разновидностью подвесок. Наша задача — дать читателю представление о том, что это такое, как работает, какими преимуществами и недостатками обладает.

Предназначение пневмоподвески в автомобиле.

Что такое пневмоподвеска

Наиболее употребительное определение пневматической подвески — это устройство, в котором пространственное положение кузова относительно поверхности дороги регулируется посредством заполненных воздухом баллонов. Таким образом, демпфирование производится с помощью сжатого воздуха. Вы можете спросить, а зачем нужна пневмоподвеска? Ответ будет приблизительно следующий: с помощью этого устройства можно менять клиренс автомобиля. Грубо говоря, ваш седан можно одним нажатием кнопки превратить в паркетник, что автоматически увеличит его проходимость. При движении по автотрассе клиренс можно сделать минимальным, уменьшая коэффициент лобового сопротивления автомобиля. А если вам требуется свернуть в сторону, на грунтовую дорогу, увеличенный клиренс позволит без усилий проезжать проблемные участки со сложным рельефом. Впрочем, пневмоподвеска характеризуется и способностью изменять жесткость, что может пригодиться при проезде автотрасс с неодинаковым профилем. А теперь рассмотрим, как выглядит пневмоподвеска.

Конструкция типовой пневматической подвески

Несмотря на большое разнообразие конструктивных решений, стандартная пневмоподвеска состоит из относительно небольшого количества компонентов:

• компрессора;
• блока управления;
• ресивера;
• пневмоподушки.

Рассмотрим, как устроена пневмоподвеска на примере всех вышеперечисленных конструктивных элементов.

Пневмоподушки — это более официальное наименование упоминавшихся ранее пневматических баллонов. Эти упругие элементы устанавливается по отдельности на каждое колесо. Главная их задача заключается в удержании кузова автомобиля на заданной высоте от поверхности дороги.

Пневматические баллоны, как правило, изготавливаются из полой многослойной резины повышенной плотности, которая в рабочем состоянии заполняется атмосферным воздухом под определенным давлением. Их характерная внешность — подобие многосекционных таблеток. Впрочем, нередко можно встретить и пневмобаллоны, устанавливаемые на стойки амортизаторов. Другими словами, в этом случае они являются альтернативой обычным витым пружинам.

Компрессор – необходимая компонента любой пневматической системы. Именно он создает давление, требуемое для нормального функционирования пневматических упругих элементов. Компрессор, являющийся составной частью пневмоподвески, состоит из следующих частей:

• электродвигателя;
• осушителя воздуха;
• электромагнитных клапанов.

Задача последних — обеспечение маршрутизации сжатого газа. В зависимости от конструктивных особенностей пневмоподвески (в частности, количества клапанов) упругие элементы заполняются сжатым воздухом либо попарно, либо в отдельности.

Ресивер — элемент подвески, который позволяет изменять клиренс автотранспортного средства. Он занимает промежуточное положение между компрессором и упругими элементами. Конструктивно это металлический баллон емкостью до 10 литров, из которого воздух через электромагнитные клапаны под давлением следует непосредственно в упругие элементы. Благодаря наличию ресивера регулировка клиренса осуществляется без использования компрессора, то есть за счёт имеющегося в данном резервуаре сжатого воздуха.

Система управления пневмоподвеской представляет собой комплекс датчиков, определяющих текущие характеристики автомобиля и отсылающих эти данные в электронной блок управления. Количество и состав датчиков может быть разным, но их типовая комбинация выглядит следующим образом:

• датчик ускорения ТС;
• датчик давления в пневмосистеме;
• температурный датчик, монтируемый в компрессоре.

ЭБУ принимает сигналы от датчиков в режиме реального времени, обрабатывает их и выдает соответствующие команды исполнительным устройствам. В подавляющем большинстве случаев блок управления пневмоподвеской тесно взаимодействует с системой курсовой устойчивости. В числе дополнительных устройств, поддерживающих функционирование пневматической подвески, можно назвать клапаны, отвечающие за формирование необходимого давления в системе, поддержание его на заданном уровне и сброс в случае необходимости. Мы разобрались, из чего состоит пневмоподвеска, и переходим к рассмотрению того, каков принцип её функционирования.

Принцип работы классической пневмоподвески

Поскольку задача пневмоподвески — изменение положения кузова авто транспортного средства по отношению к полотну дороги в зависимости от текущих условий передвижения машины, рассмотрим, каким образом это достигается. В принципе здесь нет ничего сложного — увеличивая давление в системе, мы тем самым увеличиваем и клиренс. Но при этом приходится жертвовать жесткостью. Уменьшение давления приводит к противоположному эффекту — машина проседает, центр тяжести смещается вниз, но зато уменьшается и жесткость подвески. Она становится мягче, а передвижение на автомобиле — комфортнее. Отметим, что в большинстве случаев корректировка клиренса — это дискретный процесс, состоящий из трех режимов:

• нормального;
• пониженного;
• увеличенного.

Нормальный режим характерен для движения автотранспортного средства по ровной дороге со скоростью, лежащий в пределах 50-100 км/час. Если текущая обстановка требует движения с меньшей скоростью и по неровным дорогам, имеет смысл задействовать повышенный клиренс. По вполне понятным причинам все эти манипуляции производится в ручном режиме, нажатием на соответствующую кнопку. Однако существует ситуации, когда используется автоматическая корректировка положения кузова авто. Это — прохождение поворотов. Если в ресивере в такие моменты имеется достаточное количество сжатого воздуха, снижение боковых кренов машины будет произведено без участия водителя. После завершения манёвра лишнее количество воздуха удаляется через клапаны.

Разновидности пневмоподвесок

Пневмоподвеску нельзя назвать самостоятельным элементом ходовой части автомобиля, поскольку в большинстве случаев она функционирует одновременно с другими разновидностями демпфирующих устройств (подвеска типа McPherson, неразрезная балка, так называемая многорычажная подвеска). В общем случае все подобные системы, устанавливаемые штатно, можно условно разделить на две категории:

• простые пневмоподвески, у которых пневмоэлемент монтируется вместо классических пружин;
• адаптивные устройства, у которых амортизаторы умеют изменять жесткость динамически. При этом степень сглаживания колебаний может происходить в зависимости от водительских предпочтений или дорожной обстановки.

Поскольку пневмоподвески – дорогостоящий элемент конструкции ходовой части, они устанавливаются либо на легковые авто премиум класса, либо на коммерческий транспорт, так как здесь их присутствие – жизненная необходимость. В зависимости от метода реализации пневмоподвесок различают следующие их разновидности:

• одноконтурные, у которых наличествует единственная воздушная магистраль, через которую и происходит одновременное изменение положения всех имеющихся подушек (обычно их две, обе монтируются на задней оси);
• двухконтурные используются для обеспечения изменения положения заднеосевых подушек по отдельности);
• четырехконтурные характеризуются наличием отдельных магистралей для всех четырёх колёс.

Одноконтурные системы чаще всего устанавливаются на мощные седельные тягачи или грузовики с повышенной грузоподъёмностью, которые комплектуются одноосевой (передней или задней) пневмоподвеской. Такой тип предназначен для регулирования степени жёсткости всей оси, обычно задней, поскольку именно на неё приходится основная часть нагрузки.

Двухконтурные системы устанавливаются на одну или обе оси. При одноосевой комплектации достигается индивидуальная регулировка левого или правого колеса. Во втором случае есть возможность изменять жёсткость задней/передней оси, что равноценно использованию двух одноконтурных подвесок.

Четырёхконтурные системы достаточно сложны в реализации, но зато они обеспечивают возможность индивидуальной настройки всех четырёх колёс. Это действительно высокоэффективная подвеска, поскольку степень увеличения/уменьшения клиренса определяется бортовым компьютером в зависимости от информации, поступающей с датчиков. Особенно заметно использование четырёхконтурных пневматических подвесок при прохождении поворотов, которые в данном случае практически не ощущаются из-за компенсации кренов.

Плюсы и минусы современных пневмоподвесок

Поскольку пневматические подвески устанавливаются на ограниченное количество моделей иномарок, для многих автовладельцев было бы интересным узнать, какими достоинствами обладают автомобили, оснащённые этими системами. И их достаточно много:

• изменяемые настройки, то есть возможность регулировки величины клиренса в определённом диапазоне. Меняя высоту расположения автомобиля над дорогой, мы одновременно корректируем и жёсткость подвески. Для машин, оснащённых обычными пружинными элементами, подобная операция возможна, но только путём замены самих пружин. Согласитесь, это вряд ли можно назвать выходом. Отметим, что использование жёстких укороченных пружин действительно даёт прекрасные результаты на ровной укатанной дороге, заметно улучшая управляемость. Но при этом комфорт отходит на второй план – попадая на участок с неровной поверхностью, вы превратите поездку в мучение. Установка мягких и удлинённых пружин сделает комфортным передвижение по бездорожью, но на скоростной автотрассе автомобиль будет вести себя непредсказуемо. При использовании пневмоподвески всех вышеуказанных проблем можно избежать. Водитель имеет возможность лёгким нажатием на соответствующую кнопку переходить от жёсткой к мягкой подвеске. Другими словами, достигается требуемый компромисс в зависимости от конкретной дорожной обстановки;
• отличная управляемость – одно из главных достоинств пневмоподвески. Особенно сильно это проявляется при прохождении поворотов на высокой скорости, когда даже при небольшом радиусе поворота ощущается заметный крен автомобиля. Пневмоподвеска в состоянии компенсировать разницу положения колес над поверхностью дороги. Для пружинной подвески о таком режиме можно только мечтать. Правда, следует оговориться, что отсутствие крена отнюдь не означает отсутствия центробежной силы во время прохождение поворотов;
• возможности индивидуальной настройки. Поскольку не существует одинаковых людей, у каждого водителя имеется свой стиль вождения, свои предпочтения касательно управляемости машины. А если учесть, что в большинстве случаев в автомобиле, кроме водителя, присутствуют и пассажиры, то изменение нагрузки будет способствовать улучшению управляемости автомобилем;
• средство достижения эксклюзивности. Для большинства автовладельцев бравада возможностью изменение клиренса неприемлема, но существует категория драйверов, для которых это жизненная необходимость. Они не пожалеют никаких средств ради переоборудования своего четырехколесного друга;
• на грузовиках пневмоподвеска используется достаточно давно и очень успешно. Возможности, предоставляемые подобной системой в аспекте грузоподъемности, трудно переоценить. Что характерно, изменение степени нагрузки на колеса практически не сказывается на ездовых характеристиках коммерческого автотранспорта. В последнее время пневматическими подвесками оснащаются и минивэны, и пикапы. У этих транспортных средств действительно уровень загруженности может сильно изменяться даже в пределах одной поездки;
• наконец, нельзя не отметить отличные эксплуатационные характеристики пневмоподвески, демонстрируемые при отрицательных температурах. Это достигается благодаря использованию при производстве пневмоподушек резиновых элементов, отличающихся хорошей эластичностью независимо от погодных условий. Таким образом, удаётся увеличить срок службы пневмоподвески.

Учитывая столь обширный перечень достоинств, кажется странным, что пневмоподвески до сих пор не получили массового распространения. Этот прискорбный факт становится понятным, если знать основные минусы пневматических демпфирующих систем:

• Практически нулевая ремонтопригодность. Независимо от того, что именно пришло в негодность, восстановить этот узел не удастся. А стоимость пневмоподвески на порядок выше, чем у систем других типов. Так что улучшенный комфорт, достигаемый столь высокой ценой, для большинства автовладельцев неприемлем;
• отрицательные температуры – ещё один бич таких систем, хотя собственно пневмоподушка почти не страдает от сильных морозов. Но зато могут легко выйти из строя другие узлы;
• дорожные реагенты, используемые для борьбы с гололедицей, с таким же успехом могут привести к неработоспособности пневмоподвески, которая очень чутко реагирует на подобные химически активные вещества.

Проведя сравнительный анализ обеих списков, можно прийти к выводу, что пневмоподвеска – прерогатива только небольшого числа автомобилей, чьи владельцы готовы жертвовать значительными суммами ради достижения максимального комфорта. В условиях российского бездорожья это было бы полезным для многих водителей, но высокая стоимость и суровые зимы – очевидный ограничивающий фактор на пути массового распространения подвески пневматического типа.

На каких автомобилях наличествует штатная пневмоподвеска

Отметим, что сегмент премиальных моделей автомобилей не так уж мал, учитывая, что в развитых странах средний класс, хоть и нечасто, вполне может рассчитывать на приобретение достаточно дорогого и элитного авто. И если оно оснащено пневмоподвеской – ощутить все прелести комфортного передвижения вне зависимости от состояния дорожного полотна. Но если в ваши планы входит приобретение модели, в комплектацию которой входит подвеска именно этого типа, то возникает вопрос, на каких автомобилях пневмоподвеска лучше? Поэтому было бы интересно изучить результаты рейтинга марок и моделей со штатной пневмоподвеской. И такой список есть. Его составители руководствовались как результатами специальных тестов, так и анкетированием пользователей со стандартным перечнем вопросов, касающихся эксплуатационных характеристик конкретных авто.

Топ-3 таких автомобилей выглядит следующим образом:

1. Audi Q7;
2. Porsche Cayenne;
3. Volkswagen Touareg.

Отметим, что все эти авто комплектуются элементами подвески от одних и тех же производителей, поэтому их ранжирование производилось преимущественно на основании оценки возможностей настроек. С очки зрения эффективности и особенно надёжности к пневмоподвеске, применяемой на этих моделях, претензий нет. При практическом отсутствии серьёзных недостатков таковым можно считать только работу нагнетательного клапана. В некоторых случаях, возникающих очень редко, он самопроизвольно выпускает воздух из ресивера, что в итоге сказывается на комфортности поездки, создавая дополнительную нагрузку на компрессорную установку.

Продолжают список марок авто со штатной пневмоподвеской модели, владельцы которых чаще обращались в автосервис с претензиями, относящимися именно к данному конструктивному элементу ходовой. Все эти авто характеризуются своим перечнем уязвимостей, приводящим к необходимости выполнения ремонтных работ:

1. У Volkswagen Phaeton и Audi А8 конструктивные различия между пневмоподвесками минимальны. Основной недостаток – это слабые стойки, которые следует менять, согласно регламенту, попарно после пробега 130000-160000 километров;
2. Достаточно надёжна пневмоподвеска и у Lexus LS430/460. Их слабым звеном считаются пневмоамортизаторы, которые требуют замены в среднем каждые 130 тысяч километров;
3. Одинаковые пневмоподвески устанавливаются на ряд моделей Mercedes Benz: W220/221, представляющие S-класс, W211 (E -класс), W219 (CLS-класс). Здесь стойки имеют закрытую конструкцию, поэтому пневмобаллоны надёжно защищены от любых внешних воздействий. Однако на ресурсе подвески это сказывается не особо: у передних пневмоподвесок он не превышает 100 тысяч километров, у задних – на 20000 километров больше;
4. В отличие от автомобилей Mercedex, модели Vogue от Land Rover и Sport от Range Rover имеют подвеску, пневмобаллоны которой – открытого типа, то есть защищены от износа недостаточно хорошо. Имеются претензии и к электронному блоку управления, который нередко выходит из строя;
5. Allroad первого поколения от Audi до сих пор пользуется немалым спросом, что свидетельствует о хороших эксплуатационных свойствах этой модели, включая пневмоподвеску. Чаще всего выходят из строя пневмобаллоны, и распространённая практика среди владельцев этого авто – замена неисправного элемента на пружины;
6. Замыкают рейтинг автомобилей с пневмоподвеской модели W164 классов ML/GL от Mercedes. Пользователи, да и владельцы автосервисов, утверждают, что здесь вероятность выхода из строя примерно одинакова у всех узлов пневмоподвески, однако несомненным достоинством конструкции является её ремонтопригодность – практически любую деталь можно заменить новой.

Отметим, что любой агрегат или узел автомобиля – не вечен, так что опасаться выхода из строя дорогостоящей компоненты не стоит. А если учесть, что надёжность пневматических демпфирующих элементов с каждым годом растёт, их перспективы выглядят не столь уж мрачно.

Пневматическая подвеска

В новых моделях автомобилей электрические или механические системы в чистом виде уже не используются, так как комбинированное применение различных видов энергии и вариаций ее поглощения является особенностью современных марок автомобилей. Пневмоподвеска яркий тому пример. Тут совмещаются механические, пневматические и электронные элементы. Все детали задействованы для обеспечения легкой управляемости автомобиля и комфортной езды.

Существуют разные виды подвесок. Чаще всего используются механизмы с винтовыми пружинами и гидравлическими телескопическими амортизаторами. В случае с установкой на одну ось, происходит автономное управление колесами.

Пневмоподвески устанавливаются как на коммерческие авто, так и на машины класса премиум.

Гидропневматическая подвеска обеспечивает поддержание стабильного уровня кузова в зависимости от скорости движения. Электронный принцип регулирования жесткости обеспечивает микропроцессор, на который поступает сигнал от датчиков при движении на поворотах. Он также получает информацию о давлении в тормозной системе, ускорении, скорости машины и положения педали акселератора.

Некоторые автомобилисты проводят замену пневмы на пружины. Это снижает как стоимость обслуживания подвески, так и уровень комфорта автомобиля.

Пневматическая подвеска это вид подвески авто, необходимый для более удобного управления, так как пневмоподвеска обеспечивает возможность регулировки жесткости задней оси. При помощи специальных баллонов с воздухом регулируется высота кузова по отношению к дороге.

У пневматической подвески автомобиля есть упругие компоненты, которые обеспечивают надежную опору на четыре колеса. Она легко монтируется на разные виды установок (жесткую балку или подвеску на рычагах).

Монтаж пневматической подвески на колеса автомобиля предполагает установку специальных пневматических баллонов из прочной резины, куда попадает воздушный поток и происходит определенный уровень давления. Поддержание жесткости подвески автомобиля гарантирует безопасную езду.

На сегодняшний день список машин с пневматической подвеской велик. Сюда входят легковые и грузовые автомобили mersedes, lexus, audi и многие другие. Используется также на полуприцепах и внедорожниках.

С помощью автоматизированной системы регулируется наклон кузова при определенном ускорении автомобиля, контролируется высота кузова и жесткость подвески с учетом веса груза в кабине.

Главные достоинства применения систем в том, что машина плавно едет, сохраняет устойчивое положение и не наклоняется вперед при резком нажатии на тормоз.

Для эксплуатации некоторых больших авто используют жесткие виды конструкций. В этом случае, улучшается шумоизоляция за счет использования сжатого воздуха.

Еще одно преимущество пневмоподвески — на транспортных средствах со встроенной пневматикой поверхность покрышек стирается равномерно.

К минусам можно отнести высокую цену и существенное изнашивание резиновых деталей в условиях бездорожья.

Конструкция может ломаться под воздействием неблагоприятных погодных условий (больших морозов и высокого уровня влажности). Подвеску сложно ремонтировать, поэтому обычно производится ее замена. Также негативно влияют реагенты, которые высыпаются на шоссе.

Как работает пневмоподвеска

У любой пневмоподвески есть определенные настройки и функциональные особенности. Их конкретные характеристики определяются моделью транспортного средства.

Главное предназначение пневмоподвески – удерживание необходимого положения кузова относительно дорожного полотна, а также способность сглаживать неровности дороги.

Особенностью действия системы в новых марках авто является то, что меняется уровень давления в пневмоподушках при изменении обстоятельств (состояния трассы, положения кузова). Если уровень давления высокий, упругий элемент может стать жестче, а величина клиренса автомобиля увеличивается. Во время снижения давления совершается обратная реакция.

Показатели, которые поступили от датчиков, направляются в систему контроля. Далее подается сигнал исполнительным элементам пневматической конструкции о необходимости повысить давление воздуха, а также направить его из контура, расположенного спереди или сзади и таким образом опустить в автомашине кузов к поверхности дороги на минимально возможную дистанцию в зависимости от скорости движения. Пневмоэлементы являются исполнительными механизмами подвески.

Существует 3 основных режима функционирования систем:

1. Повышенный. Если машина медленно движется по дороге, то увеличивается клиренс. Водитель сам осуществляет переключение, сидя за рулем. Обычно такой режим применяется при передвижении по неровной дороге.
2. Нормальный. Метод эксплуатации пневматических систем применяется во время движения машины на трассах с прочной и ровной поверхностью, когда скорость меньше 100 километров в час.
3. Низкий. Во время передвижения по шоссе с прямым и твердым покрытием, когда скорость составляет выше 100 километров в час, применяется низкий способ. При этом водителем используется ручной режим переключения.

Автоматический режим регулировки осуществляется на поворотах. Происходит закачка в смежные подушки большого объема воздуха с целью снижения боковых кренов. После поворота выпускается часть газа через специальные клапаны.

С каждым годом создаются и выпускаются еще более усовершенствованные конструкции. Гидропневматическая подвеска работает по такому принципу: сглаживание при движении по ямам на дороге осуществляется путем сжатия газа под влиянием жидкости. Это адаптивный вид подвески, который может менять уровень упругости в зависимости от обстоятельств во время движения.

Типы пневмоподвесок

Пневматические подвески транспортных средств определенных марок монтируется производителем на заводе. Бытует два способа управления высотой кузова: автоматическое изменение уровня и ручная регулировка подвески.

Существует 3 основных вида пневматических подвесок:

• четырехконтурная;
• двухконтурная;
• одноконтурная.

Четырехконтурная разновидность – это самый лучший и одновременно тяжелый механизм, который выполняет разные функции. В его состав входят все те же составляющие, что и в одноконтурных и двухконтурных механизмах, однако при установке этого механизма происходит подпора всех четырех колес. Обычно используется электронная система регулировки. Она вместе с датчиками регулирует уровень давления в пневмокомпонентах в автоматическом режиме.

Особенности установки четырехконтурного вида подвески:

• устанавливается на 2 оси автомобиля;
• бывают лишь ресиверные установки;
• пневмоэлемент автономный, регулируется самостоятельно.

Плюсы четырехконтурной системы:

• нажав только 1 кнопку, можно поменять дорожный просвет;
• обеспечивает регулировку давления воздуха, положение кузова в зависимости от ситуации на дороге;
• автомобиль может раскачиваться в случаях, когда правая сторона с левой находятся не на одной высоте;
• когда есть цифровой контроллер, появляются новые возможности.

Контроль над дорожным просветом осуществляется с помощью цифровых индикаторов (контролеров).

Пользуются популярностью механизмы с пневмораспределителями и на пневматических кнопках. Стоимость этой системы намного выше, чем у других моделей, но цена оправдывает ожидания водителей.

Двухконтурный тип можно монтировать и на 2 и на 1 ось. Если устанавливается на одну ось, то основная характеристика следующая — управление колесами осуществляется автономно, когда задействованы две оси, принцип действия напоминает работу двух одноконтурных подвесок. Регулировка осуществляется кнопками или распределителями. Система контролируется встроенными манометрами, которые определяют уровень давления.

К достоинствам относят:

• увеличение грузоподъемности;
• уменьшение вероятности переворачивания транспорта на крутых поворотах;
• более равномерное распределение веса.

Такой тип подвески часто можно встретить на пикапах и грузовиках, перевозящих различный груз.

Также эта система устанавливается во время тюнинга машин марки ВАЗ. При этом можно получить хорошее соотношение стоимости и качества транспортного средства.

Одноконтурная система устанавливается лишь на 1 ось автомашины (сзади или спереди). При этом есть возможность управлять упругостью оси и высотой посадки, расположенной сзади, когда машина загружена. Такие пневматические подвески широко используются в седельных тягачах, пикапах и грузовых машинах. Такая система выполняет вспомогательную функцию и бывает со встроенным ресивером и без него.

Первый вид предполагает поставку воздуха от ресивера до достижения определенного уровня давления со стабильным удержанием величины. При отсутствии ресивера воздух направляется от компрессора непосредственно к пневмоэлементам, при этом уменьшение давления осуществляется с использованием специального клапана.

Основная задача устройства – повысить грузоподъемность. Во время действия механизм воздействует на величину клиренса в зависимости от потребности.

На автобусах для ослабления и уменьшения силы ударов на неровной поверхности трассы применяются рессорно-пневматические подвески. Для этих целей устанавливаются амортизаторы.

Конструкция классической пневмоподвески

Использование этой конструкции дает собственнику автомобиля ряд преимуществ. Устройство пневматической подвески отличается универсальностью, хорошей выдержкой и отличными эксплуатационными показателями.

Существуют отличия в конструкциях подвесок грузовых и легковых автомашин. Состав пневматических подвесок легковых моделей включает электрические двигатели, а у автобусов и грузовых авто – дизельные компрессоры. Принцип работы подушки направлен на уменьшение вибраций от дороги. На грузовиках, как правило, устанавливают двухконтурные и одноконтурные конструкции.

Главные детали пневматических подвесок – это пневмоэлементы, необходимые для регулировки клиренса автомобиля.

Несложные установки монтируются лишь на заднюю ось. Часто их устанавливают на кроссоверах больших размеров и универсалах.

Устройство пневматической подвески

• пневмокомпоненты;
• компрессор;
• ресивер воздушный;
• блок управления;
• датчики размещения кузова.

Пневмоэлементы

Упругие пневмоэлементы представляют собой работающие запчасти подвески, поддерживающие клиренс, осуществляют регулирование. Перемещение кузова вверх и вниз происходит с помощью смены уровня давления воздуха в пневмобаллонах.

Гидропневматическая подвеска– это система, не имеющая обычных жестких деталей(торсионов, пружин). Их заменяют гидропневматические сферы со специальной жидкостью и газом, разделенных пластичной и очень крепкой оболочкой.

Установки бывают выполнены в разных вариациях: устанавливаться отдельно(как автономный узел) или в виде подушки, соединенной с амортизатором. Второй тип конструкции называется пневматической амортизаторной стойкой.

Пневмоэлемент состоит из следующих деталей:

• поршневого штока;
• корпуса;
• манжетов.

Существуют типы пневмоподушек со встроенным клапаном по ограничению уровня давления.

Компрессор

Этот механизм поддерживает оптимальное давление воздуха в пневматической подвеске. Система подстраивает значение клиренса.

Представляет собой совокупность деталей, контролирующих поступление воздуха в пневмобаллоны. Он состоит из таких основных составляющих:

• осушителя, необходимого для предупреждения образования влажной среды в установке;
• электродвигателя, приводящего механизм в действие;
• электромагнитных клапанов, необходимых для направления газа под давлением по конкретному контуру.

Пневматические баллоны накачиваются попарно или отдельно каждый. Это зависит от количества встроенных клапанов.

Это связывающее звено между компрессором и пневматическими элементами. Представляет собой емкость из металла объемом 3-10 л. Она необходима для образования сжатого воздуха с целью формирования оптимального уровня давления в установке. Данный элемент устанавливать не обязательно. Но его использование характеризуется таким достоинством: нет необходимости в постоянной закачке воздуха с помощью компрессора. Когда в резервуаре падает уровень давление газа до конкретной отметки, электронный прибор подаст сигнал для работы компрессора.

Система управления

Блок управления предназначен для контроля над уровнем давления воздуха в пневмобаллонах. С этой целью в механизм встроены разные типы датчиков, которые контролируют функционирование подушки, угол поворота руля, высоту кузова, скоростью машины, размещение педали акселератора, качество дорожного полотна.

В зависимости от этих показателей, электронная система управляет позицией кузова автомашины и степенью демпфирования амортизаторов (в адаптивной конструкции).

Ручной и автоматический режимы эксплуатации пневматической подвески

Рассмотрим, какие бывают способы регулирования пневмоподвески. Существует автоматический и ручной режим управления дорожного просвета машины.

В первом варианте управляет процессом система управления в электронном режиме, а во втором водитель устанавливает клиренс.

Автоматические конструкции предназначены для контроля показателей скорости движения, ускорения, уровня наклона. Происходит передача сигналов от датчиков на исполнительные механизмы. На крутых поворотах управляющая система определяет уровень крена и регулирует жесткость подвески.

На работу подвески влияет скорость машины. Когда она увеличивается, клиренс самостоятельно падает, а если уменьшается, то вырастает.

Особенности ручного управления зависят от типа системы. Например, если есть пневматические стойки, изменяется жесткость и клиренс.

Зимняя эксплуатация

Пневмоэлементы обычно выдерживают температурный режим всех сезонов года на территории России. Но некоторые механизмы плохо работают в условиях больших морозов. Часто у водителей возникают проблемы, связанные с промерзанием конденсата в установке. По этой причине выходят из строя клапаны и разные датчики.

Методы устранения — вовремя убирать лишнюю влагу на деталях конструкции. Лучше не экономить на осушителе. Можно также приобрести раствор, который просушивает запчасти пневмоподвески.

Жителям северных регионов лучше остановить выбор на безресиверных конструкциях с механическими пневматическими клавишами. Ресиверные модели, которые регулируются электромагнитными клапанами, плохо переносят большие морозы.

Лада 2101 пневмоподвеска «Оливка» ›
Бортжурнал ›
Пневмоподвеска для чайников ч.1

Добрый день дамы и господа, мальчики и девочки. Сегодня чуть поговорим о некоторых вопросах связанных с пневмоподвеской, скажем так пневмоподвеска для чайников, для чайников которые хоть как то себе это представляют. На сегодняшний день в интернете уже море информации о том, как поставить и что для этого нужно, но все же постоянно поступают вопросы что да как, вообще для установки пневмы на машину нужно два условия, первое это прямые руки, ну и второе это деньги, при этом если руки не особо прямые тогда можно обойтись только вторым условием. Ну к примеру мы собрали определенную сумму денег на пневму, и руки у нас в принципе прямые, и как нам кажется сами можем её собрать. Расскажу вкратце, что да так не вдаваясь в подробности. Начинаем с того сколько контуров нам нужно и какие клапана используем и как вообще это все дело работает. Начнем с того как это дело работает и какие компоненты
используется.

В принципе все просто, воздушный компрессор накачивает воздух в ресивер, с ресивера воздух по пневмолиниям подается к впускным клапанам, после его открытия воздух попадает в подушки, машина поднимается. Для того что бы опустить машину нам нужно стравить воздух с подушек, для этого открываем выпускные клапана. Все очень даже легко.

1. Компрессор. Воздушные компрессоры – это специальные устройства, которые используются для подачи и сжатия газов под давлением. Это то устройство которое будет обеспечивать подачу воздуха во всю систему

2. Воздушный ресивер – представляет собой емкость для сжатого воздуха.

3.Клапан — запорно-регулирующая трубопроводная арматура, механическое устройство для пропускания, перекрытия или регулирования потока жидкости, пара или газа в трубопроводах.

4. Пневмоподушка (пневмобаллон, пневморессора) — это основной упругий элемент пневматической подвески. Роль упругого тела выполняет сжатый воздух

Теперь о всем по чуть чуть.
Основные виды клапанов используемых в пневмо системах машин это механические и электрические.
Механический клапан работает по принципу обычного водопроводного крана, закрыт или открыт, т.е. он заменяет один электроклапан.

Бывают мех клапан по принципу пневмо распределителя, используются в основном в промышленности, ну и конечно в пневмосистемах автомобиля, он совмещают в себе два мех клапана (т.е. управляет одним контуром, совмещает в себе два клапана) одна из самых доступных фирм выпускающих такие пневмораспределители Camozzi (промышленные) и Air lift (для автомобильных пневмосистем)

Зарисовка. (рассматриваем именно тип пневмо распределителя подходящего для установки в пневмосистему автомобиля).

Пневмо распределитель представляет собой блок с переключателем — распределителем (с фиксацией положение или без) и тремя выходами.
1 — выход для подачи воздуха от системы питания (компрессора, ресивера)
2 — выход на подушку
3 – свободный выход, для сброса воздуха с подушки в атмосферу
При положении переключателя в положении «А» выходы 1,2 и 3 не сообщаются т.е. выходы закрыты.
При перемещении переключателя в положение «Б» происходит сообщение выходов 1 и 2 т.е. воздух от источника поступает в подушку, происходит наполнения подушки воздухом (подъем).
При перемещении переключателя в положение «В» происходит сообщение выходов 2 и 3 т.е. воздух с подушки стравливается в атмосферу (опускание).
Как видите все просто, для подъёма машины мы передвигаем распределитель из положения «А» в положение «Б», как мы создали в подушки нужное давление, снова переводим распределитель в положение «А». Соответственно для опускания машины мы переводим распределитель в положение «В», воздух стравливается из подушки, машина опускается, и снова распределитель в положение «А».
Т.е. для постройки 4х контурной системы нам понадобится 4 пневмораспределителя.
Электроклапана.
Напоминаю, что электроклапан без подачи напряжения на катушку закрыт (такой клапан называется нормально закрытый клапан) именно такие и используются в пневмоподвески.
Бывает и нормально открытый клапан, такой клапан на оборот, закрывается при подаче на него напряжения, ну они нас не интересуют.
Блок клапанов — клапана оледененные в блок (2шт, 4шт, и т.д.)

Если денег особо нет то самый простой вариант это клапана от ГБО (газоболонное оборудование)

Фирм изготовителей море, по своему опыту советую выбирать Итальянские клапана, чем Турецкие.
Из минусов таких клапанов это зависание, основная причина это попадание влаги-конденсата в запорный механизм и появление там коррозии вследствие чего происходит подклинивание клапана. Решение проблемы это установка влагаотделителя и своевременная профилактика со смазкой движущихся механизмов. Ну и еще один недостаток таких клапанов это их проходное сечение, оно маленькое, следовательно, высокой скорости подъёма от таких клапанов ожидать не стоит.
Теперь поговорим о скорости работы пневмоподвески, тут все очень просто, существует четыре основных условия для постройки быстрой пневмы.
1. Клапана с большим проходным сечением
2. Клапана должны быть максимально близко расположены к подушкам
3. Пневмолинии с большим проходным сечением
4. Максимальное допустимое давление в ресивере
Не забываем, что объем ресивера влияет у нас на количество подъёмов, чем больше ресивер, тем больше раз машина сможет “отжаться” от земли за определенное количество времени. При этом чем больше ресивер тем производительней нужен компрессор для его заполнения.
Ресивер конечно лучше покупать из металлов не подверженных сильной коррозии –алюминий, нержавейка. Как бы мы не старались но влага все равно будет образовываться на его внутренних стенках.
Чуть о компрессорах. Производительность компрессора измеряется в л/ч, некоторые производители хитрят и указывают производительность без противодавлении, т.е. скажем так сколько вообще компрессор перекачивает через себя воздуха за час. Хотя некоторые указывают усреднённые данные производительности и с противодавлением. Маленький пример с цифрами с неба.
Компрессор №1 по данным производителя прокачивает 100 л\ч, и все больше инфы нет. Компрессор №2 прокачивает 90 л/ч при противодавлении от 0 до 5 атмосфер, 85 л/ч от 5 до 8 атмосфер, 80 л/ч от 8 до 11 атмосфер, 70 л/ч от 11 до 14 атмосфер.
Вроде компрессор №1 быстрее накачает ресивер, но на самом деле все совсем не так, при повышении противодавления характеристики компрессора №1 резко упадут, образно говоря, при повышении противодавления до 2 атмосфер производительность компрессора №1 может упасть со 100 л/ч до 80л/ч и так далее, и в конечном итоге выиграет компрессор №2. Так что производительность компрессора зависит от мощности электромотора в нем, чем мощнее тем легче поршню протолкнуть воздух.
Из- за того что в цилиндре компрессора отсутствует смазка, происходит сильный нагрев, нагрев возникает из-за трения компрессионного кольца поршня со стенками цилиндра, а так же из-за сжатия воздуха, отсюда и высокая температура корпуса компрессора и выходящего воздуха, по этому соединение компрессора с ресивером пластиковой пневмолинией не возможно, от высоких температур она плавится. Решение проблемы это установка армированных шлангов выдерживающих такие температуры, или соединение с помощью металлических трубок, алюминий, медь, нержавейка (хардлайн).

Основные фирмы производители компрессоров это у нас Качок, Агрессор, Беркут – более доступные китайские, ViAir, Zenit – более дорогие и качественные США (хотя так же изготавливаются в Китае).
Количество компрессоров подбираем под объем ресивера и возможности генератора.
По своему опыту, оптимальный вариант это два компрессора Беркут R20 (одни из лучших по цене качество) и 20 литровый ресивер.

Немного о контурах.
1 контур – минимум два клапана на всю машину, возможно опускать и поднимать машину только полностью, регулировка по осям, или отдельно каждое колесо, не возможна.
2 контура – минимум 4 клапана на всю машину, возможно опускать и поднимать машину полностью или по осям(переднюю или заднюю ось), регулировка каждого колеса, не возможна.
4 контура – минимум 8 клапанов на всю машину, возможно опускать и поднимать машину полностью или по осям(переднюю или заднюю ось), а также регулировка каждого колеса по отдельности.
Маленькая зарисовочка.

Основные минусы одноконтурных и двухконтурных систем:
При обрыве пневмолинии на одной подушки (если обрыв случился в части пневмолинии связывающая подушку и клапанами подъёма-сброса) происходит стравливание воздуха со всех подушек (одноконтурная система), или одной из осей(двухконтурная система), на 4 контурной системе стравливание произойдет именно из подушки на которой произошел обрыв пневмолинии т.е. в принципе на такой системе можно продолжить движение до СТО или места где эту неисправность можно устранить.
Наверно все из школьного курса физики знают эффект сообщающихся сосудов, от сюда и минусы одноконтурной и двухконтурной системы. Образно воздух перетекает между подушками при прохождении поворотов или просто наезде на неровность дороги и так далее.
Хотя это можно исправить, установив обратные клапана и дополнительные электроклапана на сброс воздуха, на каждую подушку. Например, для одноконтурной системы установить еще три клапана, в сумме один клапан на подъем всей машины, а 4 на опускание машины, плюс 4 обратных клапана, это нам поможет отделить подушки от перетекания в них воздуха.

Обратный клапан – вид запорной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе, в нашем случае просто говоря устройство которое пропускает воздух только в одну сторону.

Как вы убедились (хотя может и не все) плюсов у четырехконтурной системы больше чем минусов, к ним можно отнести только дополнительные затраты на клапана, пневмолинии и проводку, в связи с этим я не рассматриваю одноконтурные и двухконтурные системы, разница в цене по сравнению с четырехконтурными системами не столь уж велика.

Автоподъем и опускание пневмоподвески

Автоматическая система пневмоподвески в полуприцепе – залог безопасной транспортировки грузов. Пневмосистема снижает в полуприцепах жёсткость упругих элементов. Она поддерживает необходимую высоту машины за счёт регулировки количества воздуха в резиновых амортизаторах. Принцип работы основан на использовании подушек пневмоподвески. Они автоматически поднимают и опускают механизм, обеспечивая плавную и удобную езду.

Схема действия

В пневмоподвеске рама полуприцепа соединена с мостом так называемой подушкой. В ней при помощи компрессора поддерживается высокое давление. Такое устройство пневматической подвески обеспечивает комфортную езду автомобиля по неровным дорогам.

Автоматическая система регулирует высоту подушек, облегчая управление автомобилем на сложных участках пути.

Существует несколько режимов работы устройства:

1. Повышение высоты подушки до максимума.
2. Снижение уровня прицепа во время посадки, загрузки машины и выхода из автомобиля.
3. Блокировка подвески на минимальной высоте в режиме малого хода.

Автоматическая регулировка подушек полуприцепа выводит систему из режима посадки, когда скорость автомобиля превышает 10 км/час. Во время движения по бездорожью увеличивается клиренс, поэтому водителю легче обходить препятствия на пути.

Элементы пневмоподвески

Использование автоматической системы регулировки давления в подушках облегчает управление автомобилем. Применение пневмоподвесок существенно снижает потери времени при разгрузке полуприцепа. Функциональность и полезность системы достигается благодаря её устройству. Пневматическая подвеска состоит из:

• компрессора – модуля, подающего воздух в резиновые амортизаторы;
• подушек – упругих элементов, которые устанавливаются на всех колёсах транспортного средства;
• ресивера – резервуара для хранения запасов воздуха.

Подушки и компрессор предназначены для регулировки клиренса за счёт изменения давления в пневматических баллонах. Воздушные магистрали соединяют все элементы подвески в единый целый механизм.

Преимущества пневмосистемы полуприцепа

Подушки позволяют уменьшить тряску кузова на дорогах. Воздушные баллоны амортизируют колёса и снижают амплитуду колебаний на сложных маршрутах. Это гарантирует сохранность груза во время езды по бездорожью. Даже при повышенном центре тяжести полуприцеп не теряет устойчивости. При этом автомобиль двигается бесшумно и плавно.

Во время разгрузки прицепа из подушек выпускается воздух. Чтобы опустошить баллоны, водителю не нужно покидать кабину. После выполнения разгрузочных работ амортизаторы вновь автоматически наполняются воздухом.

Пневмоподвеска устанавливается преимущественно на грузовых автомобилях:

• седельных тягачах;
• полуприцепах;
• большегрузных машинах и пр.

Водитель может контролировать состояние подвески при помощи панели управления. Воздушные подушки препятствуют проседанию кузова при загрузке. Баллоны принимают на себя все удары, уберегая содержимое полуприцепа от повреждений.

Устранение неполадок

Срок службы пневмоподвесок во многом зависит от их чистоты. На элементы системы попадает песок и грязь, которые играют роль абразива. Избежать загрязнений можно при помощи специального силиконового спрея и периодического мытья баллонов чистой водой.

Неисправность воздушного элемента пневмосистемы в полуприцепах может случиться из-за производственного брака, неправильного ухода или перепадов температур. В случае пореза и прокола подушки, её необходимо заменить, так как повреждённый баллон не поддаётся ремонту.

Устройство и принцип работы пневмоподвески

В современном автомобиле почти не осталось механических или электрических систем в чистом виде. Комплексное использование разных источников энергии и различных вариантов ее поглощения — вот формула автомобиля сегодня. Едва ли не самой показательной в этом плане будет пневматическая подвеска. Здесь переплелось все — пневматика, механика, электроника. Каждый элемент пневматической подвески работает на комфорт и управляемость, а как именно — узнаем прямо сейчас.

Особенности пневмоподвески автомобиля

Пневматическая подвеска в чистом виде существует только в теории. На практике так называют достаточно сложный комплекс механизмов и узлов разных типов. В этой подвеске пневматическим остается только сам упругий элемент, который заменяет классические пружины, рессоры или торсионы. Тем не менее это позволяет пневмоподвеске получить массу преимуществ перед другими конструкциями. Основное — плавность хода и возможность регулировки клиренса автомобиля.

Общий вид пневматической подвески Mercedes ml350

Реализация пневмосистемы невозможна без заимствования элементов подвесок других типов: МакФерсон, многорычажной подвески (Multilink), адаптивной и гидропневматической. Пневмоподвеска имеет достаточно высокую стоимость, поэтому в основном она находит применение на автомобилях премиум-сегмента. Хотя несколько десятилетий назад предпринимались попытки использовать ее на массовых моделях, таких как Ситроен СХ.

Пневморессоры на трехосном тягаче

Пневматические подвески получили широкое распространение в большегрузном транспорте и в автобусах, поскольку грузоподъёмность, габариты и особенности применения такой техники позволяют в полной мере реализовать все преимущества пневматики. Легковые подвески данного типа сложны по конструкции и работают, как правило, с амортизаторами регулируемого типа под управлением электроники. Такие системы называют адаптивной подвеской.

Схема пневматической подвески

За несколько десятков лет, в течение которых пневматическая подвеска устанавливалась на серийные автомобили, она успела доказать свою выносливость, работоспособность и, главное, практичность. Основные элементы пневматической подвески:

• пневматические упругие элементы;
• компрессор;
• ресивер;
• датчики положения кузова;
• система управления.

Конструкция стоек пневмоподвески

Пневмобаллоны, пневматическая рессора, упругий элемент, называть их можно по-разному. Суть от этого не меняется. Задача пневмоэлемента состоит в том, чтобы эффективно воспринимать нагрузки от неровностей дороги и сохранять клиренс автомобиля на заданном уровне. Для этого ему необходимо поддерживать определённое давление воздуха и сохранять его в своём объеме. Конструктивно пневмобаллон может быть либо выполнен вместе с амортизатором, либо устанавливаться отдельно.
Если это комплексное решение, то амортизатор и пневмоподушка будут называться пневмостойкой. Она аналогична МакФерсону, только вместо пружины — резиновая камера, заполненная воздухом. Некоторые виды пневмоподушек имеют ограничительные клапаны давления, а некоторые — пневмоаккумуляторы, чтобы не так зависеть от давления, которое создаёт следующий элемент системы.

Его задача сводится к тому, чтобы обеспечивать все пневморессоры воздухом под заданным давлением. Это не просто компрессор, а цепь элементов, контролирующих подачу воздуха и общее давление в системе; кроме того, в конструкцию компрессора обязательно входит осушитель для предотвращения накапливания влаги в системе.

Пневмоподвеска Ауди А5

Ресивером называют резервуар, который служит для накопления сжатого воздуха и дальнейшего поддержания заданного давления в системе. Это необязательный элемент, однако его применение крайне желательно, тк позволяет не заставлять компрессор качать воздух постоянно. После понижения давления в ресивере до определенного предела электроника даст команду компрессору на включение.

Электронная система управления следит за давлением в пневмобаллонах и распределяет его по каждому из них. Для этого в систему пневматической подвески интегрированы ограничительные и перепускные клапаны. Датчики контролируют работу пневмосистемы, положение кузова, скорость движения автомобиля, качество дорожного покрытия, угол поворота рулевого колеса и положение педали акселератора. На основе данных показателей система управления регулирует положения кузова автомобиля и степень демпфирования амортизаторов (в случае адаптивной подвески).

Принцип работы

Основная задача пневматической подвески — поддерживать заданный уровень высоты положения кузова над дорогой и эффективно поглощать все неровности. Системой можно управлять как в ручном, так в автоматическом режиме. И тут с каждым годом у производителя появляется все больше и больше возможностей. Данные, полученные от датчиков, передаются в систему управления, а она уже раздает команды исполнительным устройствам: подкачать и повысить давление либо стравить давление из переднего или заднего контура (или обоих сразу) и прижать кузов автомобиля к асфальту на минимально допустимое расстояние на высокой скорости. Каждая пневматическая подвеска имеет свои настройки и свое предназначение, которые зависят, в первую очередь, от типа автомобиля.

Применение пневматической подвески

Самые простые пневматические системы (что,кстати, не значит дешёвые) могут быть установлены только на заднюю ось. Часто такие решения можно встретить на универсалах и больших кроссоверах. Система предполагает периодическую повышенную нагрузку на задний мост, поэтому регулирует клиренс и жёсткость подвески в зависимости от загрузки. В основном такие схемы работают в паре с многорычажкой Multilink, но могут использоваться и со стойками МакФерсон. Причём такая пневмоподвеска позволяет максимально «опустить» автомобиль, что очень упрощает погрузку и выгрузку.

Кнопки управления пневмоподвеской Мерседес

Однако чаще всего пневматика устанавливается на все четыре колеса. Это даёт возможность более гибко управлять клиренсом. Такая схема используется не только на дорогих кроссоверах, но и на спортивных автомобилях, где каждый миллиметр дорожного просвета будет влиять на аэродинамику и, как следствие, на скорость и управляемость.

В последние годы конструкция пневматической подвески становится все более надежной, что позволяет устанавливать ее не только на дорогие автомобили премиум-сегмента. Применение пневматической подвески позволяет сделать управление автомобилем более динамичным, повысить плавность хода и уровень комфорта. Это достигается за счет возможности изменения положения кузова и степени демпфирования амортизаторов.

>Устройство пневмоподвески

Ходовая часть на пневматических элементах – далеко не новшество в мире автомобилестроения. Рассмотрим, что такое пневмоподвеска, ее принцип работы и устройство.

Виды систем

Ходовая часть с пневматическими элементами – вид подвески автомобиля, в которой реализована функция регулирования положения кузова относительно дороги за счет применения пневматических элементов.

Пневмоподвеска не является отдельным видом конструкции ходовой части автомобиля, поскольку реализуется совместно с другими типами подвесок (МакФерсон, многорычажная подвеска, неразрезная балка и т.д.).

Все штатные системы можно разделить на 2 вида:

• простая пневматическая подвеска, в которой пневматический элемент устанавливается вместо пружин;
• адаптивная подвеска. В ходовой части используются амортизаторы с изменяющейся жесткостью. Степень демпфирования изменяется в зависимости от дорожных условий либо пожеланий водителя. Ввиду своей стоимости, система используется только на авто премиум сегмента.

По способу реализации системы накачивания различают:

• одноконтурные – единая воздушная магистраль отвечает за все подушки (чаще всего их только 2 и установлены они на задней оси;
• двухконтурная – для каждой из подушек отведена отдельная магистраль;
• четырехконтурная – подушки на всех колесах имеют индивидуальные воздушные магистрали.

Достаточно вспомнить закон сообщающихся сосудов, чтобы понять, что система с индивидуальными магистралями является наилучшим решением. Иначе при возрастании давления на одну подушку воздух из нее перемещался бы в сочлененный баллон, что приводило бы к сильным кренам на поворотах.

Устройство

Пневмоподвеска современного автомобиля состоит из следующих элементов:

• компрессор, использующийся для создания давления воздуха;
• ресивер, в котором хранится минимальный запас сжатого воздуха;
• модуль фильтрации и осушки. Для продления ресурса компрессора и исправной работы всех клапанов, датчиков, в систему подается только очищенный воздух. Поскольку в процессе сжатия температура воздуха повышается, на стенках металлического ресивера образуется конденсат, поэтому воздух перед подачей в системе осушивается;
• пневматический упругий элемент, на который возлагается основная роль в поддержании кузова;
• шланги, фитинги для герметичного соединения элементов системы;
• датчики уровня и ускорения кузова, использующиеся для автоматической корректировки положения кузова;
• датчик температуры компрессора;
• датчик давления воздуха в системе;
• блок управления, принимающий данные от датчиков и управляющий исполнительными устройствами;
• клапаны системы управления (для создания давления в пневматических упругих элементах, для сброса давления, для поддержания давления в ресивере). Конструктивно клапаны расположены в блоке электромагнитных клапанов;
• система управления на приборной панели.

Пневматические стойки и модуль подачи воздуха, включающий в себя ресивер, компрессор, блок фильтрации и осушки, формируют пневматическую систему ходовой части автомобиля. Система может быть открытой (воздух стравливается в атмосферу) либо закрытой. В замкнутом контуре воздух возвращается опять в магистраль, что уменьшает потери на последующее нагнетания давления.

Как правило, пневматическая подвеска имеет 3 режима работы:

• изменение уровня кузова в зависимости от скорости движения;
• поддержание уровня кузова на заданном уровне;
• принудительное уменьшение/увеличение уровня дорожного просвета.

Основная роль во всей работе подвески отведена пневмоэлементам, которые состоят из корпуса с направляющей, манжеты и поршня. Манжеты изготавливаются из прочного эластомера. Конструктивно пневмоэлемент может быть выполнен совместно с амортизатором либо устанавливаться отдельно.

Особенности эксплуатации, преимущества и недостатки

Главный минус пневмоподвески – дороговизна изготовления. В остальном современные системы достаточно надежны. Владельцам пневмоподушек открытого типа можно настоятельно рекомендовать чаще подымать авто в наивысшее положение на мойке, чтобы тщательно вымывать песок и грязь из-под манжет. Также необходимо следить за тем, чтобы не перетирались шланги воздушных магистралей. Утечку воздуха необходимо как можно быстрее устранять, так как частые включения компрессора значительно уменьшают его срок службы.

В остальном возможность изменять жесткость подвески, клиренс автомобиля дает не только преимущество при перевозке грузов либо выезде на бездорожье, но и в целом делает автомобиль более универсальным.

Экскурс в историю

Вильям Хамфриз был человеком, запатентовавшим в 1901 создание пневмоподушки. Некоторое время спустя к идее вернулись военные. Пневмобаллоны, установленные на ось грузового авто, позволяли перевозить больший вес и при необходимости увеличивать клиренс, что давало такой технике преимущество на бездорожье.

В гражданское автомобилестроение пневмоподвеска приходит в 1930-е, когда выпускался Stout Scarab. Автомобиль был оснащен 4 пневмобаллонам фирмы Fairstone. Компрессор для накачки воздуха был соединен с двигателем приводным ремнем. Примечательно, что в авто была применена 4-х контурная система, которая и по сей день считается лучшим решением для пневмоподвески. Огромный вклад в развитие индустрии внесла компания Air Lift. Именно с этой фирмой связан приход пневмоэлементов в автоспорт, разумеется, если можно так назвать нелегальные гонки бутлегеров, позже трансформировавшиеся в Nascar.

Вплоть до начала 1960-х пневмоподушки размещались внутри пружин. Несмотря на провал первых систем с выносными пневпоэлементами, именно в этот период некоторые автомобили начинают комплектоваться пневмоподвеской уже с завода.

Гражданское автомобилестроение

Тот факт, что уже ни один гоночный автомобиль не обходился без пневмоподушек, попросту не мог оставаться незамеченным крупными автоконцернами. В 1957 году свет увидел Cadillac Eldorado Brougham, который оснащался еще довольно прогрессивной на тот момент 4-х контурной системой с датчиками на каждом элементе, что позволяло при необходимости увеличивать или уменьшать давление в каждой подушке. Примерно в этот же период пневмоподвеска была внедрена Buick, Ambassador.

Cadillac Eldorado Brougham

Пионером в развитии пневмосистем на территории континентальной Европы по праву считается Citroen, а точнее отдел инновационных разработок, возглавляемые тогда Полем Моге. В те времена считалось, что сделать комфортный и в то же время хорошо управляемый автомобиль на пневмоэлементах было невозможным. Но всем скептикам пришлось умолкнуть, когда свет увидел Citroen DC 19 с его инновационной гидропневматической системой. Давление в системе могло быть либо принудительно повышено, что делало подвеску жестче, а автомобиль более маневренным, либо понижено, что давало на те времена небывалый уровень комфорта. Несмотря на то, что внутри элементов был азот, а большую часть работы по обеспечению комфорта и жесткости подвески была возложена на гидравлику, такую систему можно причислить к ряду пневматических подвесок. Среди немецких производителей первой компанией, внедрившей пневмоподвеску, была Borgward. Именно их успешному примеру последовали специалисты с Mercedes.

Дороговизна конструкции, усложнение эксплуатации, увеличение стоимости ремонта не позволяют устанавливать такой тип подвески на все автомобили. Как и в прошлые времена, пневмоподвеска является прерогативой авто премиум сегмента.

В пневматической подвеске положение каждого отдельного колеса определяется не с помощью пружин, а посредством сжатого воздуха, необходимое количество которого быстро подводится или отводится через электромагнитные клапаны к имеющим особую конструкцию амортизаторам.

Рис. Пневматическая подвеска:
1 – блок управления подвеской; 2 – блок управления двигателем; 3, 6 – задняя стойка с пневмоэлементом; 4 – правый задний датчик положения кузова; 5 – компрессор пневмоподвески; 7 – датчик ускорения кузова; 8, 13 – датчик ускорения колеса; 9 – левый задний датчик положения кузова; 10 – ресивер; 11 – левый передний датчик положения кузова; 12, 16 – передняя стойка с пневмоэлементом; 14 – правый передний датчик положения кузова; 15 – блок управления АБС

Узлы и механизмы пневматической подвески

• передних и задних пневматических амортизационных стоек
• компрессора
• ресивера
• блока управления и датчиков, информирующих блок управления о скорости движения, нагрузке автомобиля и угле поворота рулевого колеса

Узлы и механизмы подвески соединены друг с другом воздушными магистралями и подключены в электрическую систему автомобиля с помощью многофункциональной шины электронной передачи данных CAN. Подвеска автоматически активизируется, как только открывается дверь автомобиля. Таким образом, еще до начала движения корректируются клиренс и упругость пневматических амортизаторов.

После этого в работу подвески имеет право вмешаться и сам водитель, который, во-первых, может установить нужный дорожный просвет, подняв или опустив кузов автомобиля, что, например, пригодится для более удобной загрузки багажника либо присоединения прицепа. Во-вторых, можно выбрать режим – комфортный или спортивный, в котором будет работать подвеска во время движения. Режим «комфорт» позволяет водителю и пассажирам буквально «парить» над дорогой. Режим «спорт» улучшает устойчивость и безопасность на больших скоростях движения. Вместе с тем индивидуальное регулирование жесткости амортизаторов на каждом колесе по отдельности позволяет учитывать крен кузова и скорость, с которой автомобиль входит в поворот, оценивать угол поворота и скорость, с которой водитель поворачивает руль. Тем самым жесткость амортизационных стоек может автоматически изменяться в движении так, что будет найден самый оптимальный и эффективный режим работы подвески, адекватно отвечающий конкретным дорожным условиям как с точки зрения безопасности, так и комфортности. Например, при торможении передние колеса будут подрессориваться более жестко, чем задние, а при ускорении — наоборот, но это в обоих случаях позволит избежать неприятного продольного «клевка» кузова.

Пневматическая подвеска автоматически приспосабливается к различной загрузке автомобиля и способна выбирать величину дорожного просвета, ориентируясь на дорожные условия.

Рис. Последовательность процессов автоматического повышения и снижения уровня кузова (на примере Вольксваген Фаэтон): HN – повышенный уровень; NN – номинальный уровень; TN – пониженный уровень

Номинальный уровень дорожного просвета устанавливается и автоматически поддерживается постоянным при движении со скоростью 80 км/ч и выше, а также во время быстрого разгона до скорости 120 км/ч.

Автоматическое снижение уровня дорожного просвета до номинального (NN) на 25 мм при повышенном уровне HN происходит при скоростях более 120 км/ч. Если уровень был номинальным (NN), снижение уровня дорожного просвета до пониженного (TN) на 15мм ниже номинального происходит через 30 с после превышения скорости 140 км/ч или менее чем через 30 с, если скорость достигнет 180 км/час. Понижение центра тяжести делает автомобиль более устойчивым, а также одновременно улучшает аэродинамические характеристики, что в свою очередь значительно снижает расход топлива

Автоматическое повышение уровня дорожного просвета от пониженного (TN) до номинального (NN) происходит через 60 с после снижения скорости до 100 км/ч или менее чем через 60 с, если скорость станет менее 80 км/час.

Чтобы выбрать уровень дорожного просвета кузова, следует нажать предназначенную для этого клавишу и на дисплей выводится изображение, соответствующее выбранному уровню кузова (повышенный HN или номинальный NN). Номинальный дорожный просвет устанавливается по умолчанию.

Уровень дорожного просвета кузова определяется четырьмя датчика уровня кузова, установленными между подрамниками и нижними рычагами подвески. Результаты измерений сравниваются с заданными величинами, сохраняемыми в памяти блока управления. Заданные величины вводятся в память для каждого автомобиля индивидуально.

Воздух, необходимый для регулирования подвески, обычно подается компрессором под давлением до 16 кгс/см2. Компрессор обеспечивает регулирование уровня кузова при скоростях автомобиля свыше 35 км/ч. При необходимости сжатый воздух подается также в ресивер. При скоростях ниже 35 км/ч регулирование уровня кузова осуществляется за счет подачи воздуха из ресивера.

Если дорожный просвет автомобиля изменяется в результате его загрузки или разгрузки, блок управления включает систему регулирования, возвращающую кузов на первоначально заданный уровень. При этом подача воздуха из упругих элементов производится через соответствующие им электромагнитные клапаны, а выпуск из них осуществляется через выпускной клапан.

Пневматический упругий элемент

Основной составляющей пневматической подвески является пневматический упругий элемент, который состоит из:

• корпуса с наружной направляющей
• манжеты
• поршня (являющегося нижней частью корпуса элемента)
• дополнительного пневмоакумулятора (в некоторых конструкциях)
• встроенного амортизатора

Рис. Пневматический упругий элемент:
1 – наружная направляющая манжеты; 2 – воздушная полость; 3 – верхняя часть корпуса; 4 – газовая полость амортизатора; 5 – манжета; 6 – двухтрубный гидравлический амортизатор; 7 – компенсационная полость амортизатора; 8 – поршень

Манжета пневматического упругого элемента изготовляется из специального многослойного высококачественного эластомера, армированного полиамидной кордовой тканью, которая придает ему необходимую прочность. Корд воспринимает усилия, передаваемые на упругий элемент. Изнутри манжета покрыта защитным слоем, обеспечивающим ее герметичность. Комбинацией слоев корда достигается необходимая гибкость манжеты при ее перекатывании и высокая чувствительность упругого элемента к изменению нагрузки.

Блок управления оснащен двумя дублирующими друг друга процессорами, из которых один в первую очередь отрабатывает алгоритм управления пневматическими элементами, а другой регулирует сопротивление амортизаторов.

Система регулирования сопротивления амортизаторов обрабатывает сигналы четырех датчиков ускорений колес и трех датчиков ускорений кузова и оценивает по результатам этой обработки состояние дороги и движения автомобиля. В результате производится изменение характеристик каждого из амортизаторов в соответствии с рассчитанной интенсивностью гашения колебаний. При этом амортизаторы работают на ходах сжатия и отдачи как полуактивные компоненты. Бесступенчатое регулирование демпфирования производится благодаря применению амортизаторов, характеристики которых изменяются посредством электрических исполнительных устройств. Эти амортизаторы встроены в стойки с пневматическими упругими элементами. Силы сопротивления амортизатора регулируются посредством встроенного в него пропорционально действующего (электромагнитного) клапана. Регулирование производится по многопараметровой характеристике. Изменение сопротивления амортизаторов в зависимости от характера движения автомобиля и состояния дороги производится в течение нескольких миллисекунд.

Принципиально изменение сопротивления амортизаторов производится в соответствии с так называемой «стратегией подвески к небу». Регулирование амортизаторов производится в зависимости от вертикальных ускорений колес и кузова автомобиля. В идеальном случае регулирование осуществляется таким образом, как будто кузов автомобиля подвешен на крюке к небу и плывет над дорогой, практически не повторяя неровностей дороги. Так достигается максимальная комфортабельность автомобиля.

Двухтрубный газонаполненный амортизатор типа CDC (амортизатор с гидравлическим демпфированием) оснащен встроенным в поршень или установленным снаружи амортизатора электромагнитным клапаном, который позволяет изменять степень демпфирования амортизатора. Изменением тока, проходящего по обмотке электромагнитного клапана, можно в течение нескольких миллисекунд изменить его проходное сечение и, следовательно, сопротивление амортизатора в соответствие с текущей потребностью.

Рис. Амортизатор с регулируемым сопротивлением перетекания жидкости:
1 – дополнительные клапана; 2 – цилиндр амортизатора; 3 – корпус амортизатора; 4 – корпус клапана; 5 – кабель подвода тока; 6 – полый шток поршня; 7 – обмотка электромагнитного клапана; 8 – якорь; 9 – пружина клапана; 10 – главный клапан амортизатора; 11 – потоки рабочей жидкости

Расчет потребного сопротивления амортизаторов при данных условиях движения автомобиля производится на основании сигналов датчиков всех ускорений колес автомобиля, установленных на каждом из амортизаторов, и датчиков ускорений кузова. Благодаря высокой скорости распознавания и регулирования процессов демпфирования при ходе сжатия и отдачи обеспечивается установка характеристики сопротивления амортизатора строго в соответствии с моментальным состоянием движения автомобиля. Многопараметровые зависимости сопротивления амортизаторов от условий движения автомобиля записаны в памяти блока управления уровнем кузова.

Чтобы выбрать настройку амортизаторов, следует нажать предназначенную для этого клавишу. Вращая поворотно-нажимную ручку, можно выбрать один из четырех вариантов настройки амортизаторов:

• «Комфорт»
• базовый (устанавливается по умолчанию)
• спортивный вариант

Сжатие воздуха производится в компрессоре (на примере Фольксваген Фаэтон). Компрессор одноступенчатый поршневой с встроенным осушителем воздуха. Чтобы предотвратить загрязнение манжет упругих элементов и осушителя воздуха, компрессор приспособлен для работы без смазки его цилиндра. Необходимый срок службы компрессора обеспечивается применением одноразовой смазки подшипников и фторопластового поршневого кольца.

Рис. Компрессор (на примере Фольксваген Фаэтон):
1 – выпускной клапан; 2 – пневматический выпускной клапан; 3, 5, 12 – обратные клапана ; 4 – осушитель воздуха; 6 – цилиндр; 7 – мембранный клапан (в закрытом положении); 8 – поршневое кольцо; 9 – поршень; 10 – впускной штуцер; 11 – электродвигатель; 13 – выпускной штуцер; 14 – нагнетательный штуцер; 15 – ограничительный клапан

В корпусе осушителя расположены выпускной трехходовой, двухпозиционный клапан 1, пневматический выпускной клапан 2 с ограничительным клапаном и три обратных клапана. Выпускной клапан в обесточенном состоянии закрыт. Пневматический выпускной клапан ограничивает давление в системе и поддерживает остаточное давление в ней.

Перегрев компрессора предотвращается выключением электродвигателя при превышении предельного значения температуры.

При ходе поршня к ВМТ воздух всасывается в картер через глушитель шума всасывания с фильтром и впускной штуцер 10. Воздух, находящийся в цилиндре над поршнем, сжимается и перепускается через обратный клапан 5 в осушитель. Сжатый и осушенный воздух направляется через обратный клапан 12 и нагнетательный штуцер 14 к распределительным клапанам и к ресиверу.

При движении поршня к НМТ поступивший в картер воздух перепускается через мембранный клапан 7 в цилиндр компрессора.

Подкачка подвески и повышение уровня кузова

Для подкачки подвески и подъема кузова блок управления одновременно переключает реле компрессора и клапанов пневматических упругих элементов. Воздух при этом через выпускной штуцер 13 поступает через клапана упругих элементов в воздушную полость упругого элемента.

Выпуск воздуха из подвески и снижение уровня кузова

Для выпуска воздуха из подвески производится открытие клапанов пневматических элементов и выпускного клапана 1, в обмотку которого подается напряжение. При этом воздух из упругих элементов поступает к пневматическому выпускному клапану 2 и направляется далее через осушитель, ограничительный клапан 15 и глушитель шума всасывания с фильтром в нишу багажника автомобиля, предназначенную для размещения запасного колеса.

Осушитель воздуха

Поступающий в систему сжатый воздух должен быть обезвожен, так как конденсат вызывает коррозию и образование ледяных пробок. Обезвоживание воздуха производится в осушителе. Осушитель работает в режиме регенерации, то есть воздух, нагнетаемый в систему регулирования уровня кузова, осушается в результате пропуска его через гранулированный силикат. Этот гранулят способен поглощать влагу в количествах, превышающих в зависимости от температуры 20% собственной массы. Если в процессе эксплуатации (например, при снижении уровня кузова) производится выпуск сухого воздуха из системы, он пропускается через гранулят и отбирает накопленную в нем влагу. Благодаря такому режиму регенерации осушитель не нуждается в обслуживании и не подлежит также замене в процессе эксплуатации.

Ресивер

Благодаря отбору сжатого воздуха из ресивера обеспечивается быстрый подъем кузова автомобиля при минимальном уровне шума. Ресивер заполняется только при движении автомобиля, благодаря чему шум компрессора практически не прослушивается. При достаточно большом давлении в ресивере повышение уровня кузова может осуществляться без компрессора. Под достаточным давлением подразумевается такой его уровень, при котором обеспечивается перепад давления между ресивером и пневматическими упругими элементами не менее 3 кгс/см2. При скоростях автомобиля до 35 км/ч подача воздуха в систему производится в первую очередь из ресивера (пока давление в нем достаточно велико). При скоростях более 35 км/ч воздух в систему подается непосредственно компрессором. Такая система подачи сжатого воздуха способствует снижению шума при эксплуатации и защищает аккумуляторную батарею от чрезмерного разряда.

Датчики уровня кузова

Такие датчики относятся к измерителям угла поворота. Кинематика соединительных штанг позволяет преобразовать изменения уровня кузова в угловые перемещения рычагов датчиков. В датчике угловых перемещений данного типа используется закон электромагнитной индукции. На выводах датчика создается сигнал (широтно-импульсной модуляции), который пропорционален углу поворота его оси.

Важнейшими деталями датчика являются статор и ротор. Статор образован многослойной платой, содержащей катушку возбуждения, три приемные катушки, а также блок управления и обработки результатов измерений. Три приемные катушки смещены относительно друг друга, образуя звезду. Катушка возбуждения перекрывает приемные катушки с обратной стороны платы.

Ротор жестко соединен с рычагом датчика. На роторе выполнена замкнутая токопроводящая петля. Форма этой петли соответствует форме трех приемных катушек.

Через катушку возбуждения проходит переменный ток, который создает вокруг нее переменное электромагнитное поле (поле 1). Это поле пронизывает токопроводящую петлю ротора. Индуцируемый в токопроводящей петле ротора ток также создает вокруг нее переменное электромагнитное поле (поле 2).

Рис. Принцип действия датчика уровня кузова.

Переменные поля, создаваемые катушкой возбуждения и ротором, действуют на три приемные катушки и индуцируют в них переменные напряжения, величина которых зависит от взаимного положения катушек и ротора. Индуцируемый в роторе ток не зависит от его углового положения, а индуцируемое в приемных катушках напряжение изменяется в зависимости от их положения относительно ротора. Таким образом, это напряжение определяется угловым положением ротора. Так как ротор при повороте в разной степени перекрывает приемные катушки, амплитуды индуцируемых в них напряжений зависят от угла его поворота.

Рис. Амплитуды напряжений на выводах приемных катушек в зависимости от положения ротора

В электронном блоке производится выпрямление и усиление индуцируемых в приемных катушках напряжений, величины которых затем сопоставляются друг с другом. Результаты этого сопоставления преобразуются в выходные сигналы чувствительного элемента датчика уровня кузова, которые направляются для дальнейшей обработки блоками управления подвески.

Датчики ускорения. Датчики ускорений кузова и колес имеют аналогичную конструкцию. Принцип действия датчиков ускорений основан на измерении электрических емкостей. Между пластинами конденсатора колеблется упруго подвешенная масса m, выполняющая функции центрального электрода. Емкости конденсаторов C1 и C2 изменяются синхронно с колебаниями массы. Расстояние d1 между пластинами одного конденсатора увеличивается настолько, насколько уменьшается расстояние d2 другого конденсатора. В результате изменяются емкости обеих конденсаторов. После электронной обработки данных измерений на блок управления уровнем кузова подается напряжение в качестве аналогового сигнала.

Рис. Емкостной датчик для измерения ускорений

Кроме амортизаторов с гидравлическим демпфированием на легковых автомобилях применяются амортизаторы PDC (Pneumatic Damping Conrol) с пневматическим демпфированием.

Рис. Амортизатор с пневматическим регулированием демпфирования:
1 – донный клапанный узел; 2 – узел PDC; 3 – дроссель в воздушном канале; 4 – первая рабочая камера; 5 – упорный буфер; 6 – газ; 7 – отверстия; 8 – поршневой клапанный узел с уплотнительной манжетой; 9 – вторая рабочая камера; 10 – поршень PDC; 11 – клапан PDC; а – клапан открыт; б – общий вид; в – клапан закрыт

Усилие демпфирования может варьироваться в зависимости от давления в пневмобаллоне при помощи отдельного узла PDC 2, встраиваемого в амортизатор. Узел соединен шлангом с пневматическим упругим элементом. Пропорциональное нагрузке давление в пневматическом упругом элементе передвигает клапан 11, соединенный с поршнем 10, изменяя гидравлическое сопротивление между первой и второй рабочими камерами, т. е. усилие демпфирования при отбое и сжатии. Чтобы сгладить скачки давления в пневматическом упругом элементе (при сжатии и отбое), во входной воздушный канал клапана PDC встроен дроссель 3.

Первая рабочая камера с помощью отверстий 7 соединена с узлом PDC. При низком давлении в пневматическом упругом элементе (условия нагрузки – снаряженный или имеющий небольшую частичную нагрузку автомобиль) клапан PDC имеет малое гидравлическое сопротивление, благодаря чему часть масла направляется в обход соответствующего демпфирующего клапана, уменьшая усилие демпфирования.

При ходе и низком давлении в пневматическом упругом элементе отбоя поршень идет вверх, часть масла дросселируется через клапана поршня амортизатора, другая часть перетекает через отверстия в первой рабочей камере к клапану PDC. Если управляющее давление (давление в пневматическом упругом элементе) и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC малы, то усилие демпфирования уменьшается.

При ходе отбоя и высоком давлении в пневматическом упругом элементе управляющее давление закрывает клапан 11 полностью или частично, следовательно, гидравлическое сопротивление повышается. Большая часть масла (в зависимости от величины управляющего давления) должна дросселироваться через клапана поршня амортизатора, частично перетекая или совсем не перетекая через отверстия в первой рабочей камере к клапану PDC, усилие демпфирования при этом повышается.

Аналогично амортизатор с пневматическим регулированием демпфирования работает и при ходе сжатия.