Гальмівні системи
Використання пневматичних систем у сучасних вантажних автомобілях постійно зростає, що підвищує вимоги до отримання та обробки стисненого повітря, додаючи вже існуючим конструкціям найсучасніші технічні рішення.
Системи гальмування, пневматичної підвіски, підняття осей або дверні приводи в автобусах — ось далеко не повний перелік споживачів, які використовують як робоче тіло стиснене повітря, яке з точки зору безпеки та екологічності має відповідати жорстким стандартам за вмістом вологи, масляної пари та забруднень. Зі збільшенням загальної потреби у стиснутому повітрі виникає проблема зменшення енергетичних витрат за його отримання та обробку. Підлаштовуючись під сучасні вимоги, виробники систем підготовки повітря пропонують удосконалення, втілені в механіці, пневматиці та електроніці.
Компресор є першим та найбільш навантаженим елементом системи, оскільки саме він повідомляє робочому тілу необхідну енергію. Найчастіше агрегат приводиться в дію безпосередньо шестернями розподільчого механізму двигуна і змащується маслом, що надходить із картера під тиском. Блок і циліндри охолоджуються повітрям, а головка компресора - рідиною, що охолоджує. Інтенсивного охолодження вимагає саме голівка, оскільки температура повітря на виході з компресора становить понад 200 градусів. Залежно від оснащення різним моделям вантажних автомобілів потрібна різна кількість стисненого повітря. Виробник транспортного засобу обирає продуктивність компресора згідно з приписами правила №13 ЄЕК ООН, в якому визначено максимально допустимий час заповнення пневматичної системи під час роботи двигуна на максимальних оборотах. У реальній експлуатаціїробота автомобільного компресора повинна бути розділена на фазу нагнітання та фазу розвантаження, зміна яких відбувається за командою регулятора тиску. На довговічність деталей циліндропоршневої групи компресора великий вплив надає співвідношення часу, навантаженого в процесі нагнітання в систему стану до загального часу роботи компресора. За результатами досліджень, проведених провідними автомобільними компаніями спільно з Knorr-Bremse, час навантаженого стану компресора не повинен перевищувати 30-40%. Робота під навантаженням більше 50% часу призводить до перегріву олії та циліндропоршневої групи, що тягне за собою підвищений знос робочої кромки поршневих кілець та стінки циліндрів. Отже, для нормального функціонування найбільш навантаженого агрегату потрібна справність усієї системи та її правильне регулювання. Останнім часом активно впроваджуються нові технічні рішення, що дозволяють, наприклад, автоматично змінювати рівень робочого тиску у системі, отже, і навантаження компресор, залежно та умовами роботи транспортного засобу. Сучасний модельний ряд компресорів компанії Knorr-Bremse включає 1- і 2-циліндрові агрегати, що мають прямий привід від силового агрегату. Діапазон робочого об'єму становить від 20 до 720 м3, продуктивність - від 20 до 1000 л/хв, а енергоспоживання - від 50 Вт до 10 кВт. Фахівці звертають особливу увагу на двоциліндровий варіант із фрикційною муфтою, що дозволяє відключати привід компресора за наявності в системі робочого тиску та відсутності витрати. Крім цього компресори оснащені вбудованою системою енергозбереження, що вже зарекомендувала себе, що дозволяє заощадити значну частину споживаної потужності у фазі розвантаження. У цьому випадку навантаження зкомпресора знімається при активації особливого механізму, розташованого в голівці та керованого пневматичним сигналом від регулятора тиску.
Конкурентними перевагами нового покоління компресорівKnorr-Bremse є оптимальний розмір установки у поєднанні з невеликою вагою, низька температура повітря на виході з компресора завдяки оптимізації конструкції системи рідинного охолодження головки під назвою «суперохолодження», а також висока продуктивність, менший витрата олії та тривалий період міжсервісної роботи. Два останні пункти частково досягаються завдяки моноблочної конструкції блоку циліндрів. Ця конструкція в порівнянні зі знімним циліндром характеризується жорсткістю і більш рівномірним температурним розширенням, а значить, і більш рівномірним зносом паригільза, що труться, - поршень. Вивчивши проблему відсутності якісних компресорів на українському ринку, компанія Knorr-Bremse відкрила на території України, у Нижньому Новгороді, підрозділ з виробництва автомобільних компресорів. Ці агрегати призначені для встановлення на двигуни КамАЗ, ЯМЗ та ЗМЗ.
Варто згадати і продукцію відомого конкурента, виробника пневматичних систем - компаніюWabco. Звернімо увагу на одну з найцікавіших новинок — двоступінчастий компресор. Ключовий сенс інновації - поділ процесу стиснення на дві частини із проміжною фазою охолодження. Такий принцип роботи зазвичай застосовується у стаціонарних поршневих компресорах. Зустріти нову модель компресора можна на автомобілях DAF із двигунами Paccar MX. Дуже важливо, щоб перед надходженням до пневмосистеми стиснене повітря, що виробляється компресором, було спеціально оброблено. Процес обробки складається з наступних етапів: охолодження, регулювання тиску,осушення, розподіл та обмеження тиску. Прилад видалення вологи з повітря називається осушувачем. Виведення водяної пари та різних забруднень здійснюється за допомогою продування стисненого повітря через спеціальні гранули, які можуть вбирати водяні пари. Склад, що знаходиться в змінному фільтруючому елементі, має обмежену водопоглинаючу здатність і тому повинен регенерувати через регулярні інтервали. Регенерація проводиться за допомогою потоку сухого стисненого повітря (взятого із системи або накопиченого в окремому ресивері), що спрямовується на початку фази розвантаження у зворотний бік - через гранулят в атмосферу. Термін служби фільтруючого елемента осушувача залежить від регулярності самоочищення, а необхідність заміни зазвичай визначається по надлишку конденсату в ресиверах. Останнім часом у складі осушувача почав широко використовуватися інтегрований регулятор тиску. Це дозволило скоротити кількість пневматичних шлангів і дещо збільшило швидкодію регулятора. Осушувач повітря з вбудованим регулятором тиску, що виробляється компаніями Wabco і Knorr-Bremse можна зустріти на більшості моделей європейських вантажівок, що поставляються в Україну. Активно використовує у своїй продукції осушувачі Knorr-Bremse та українські виробники, зокрема, автобусний завод ПАЗ та автомобільний завод «Урал».
Залежно від продуктивності компресора та потреби пневматичних споживачів конкретного автомобіля, виробник може встановлювати одно- або двокамерні осушувачі, основним виробником останніх є компанія Wabco. Однокамерні осушувачі зазвичай використовуються при продуктивності від 500 л/хв і часу включення компресора до 50%, а двокамерні - від 600 л/хв і від 50% до 100% відповідно.Автоматичний нагрівальний пристрій, що є у всіх типах осушувачів, захищає пневматичний механізм від замерзання при негативній температурі.
Розглядаючи систему підготовки повітря, не можна залишити поза увагою ще один важливий прилад під назвою багатоконтурний захисний клапан. Його завдання - розподіл стисненого повітря на гальмівні та інші контури споживання, а найголовніше - їх захист у разі раптового падіння тиску різних елементів пневмосистеми. На автомобілі цей вузол легко знайти по великій кількості під'єднаних пневматичних шлангів. Але, як відомо, кожне приєднання — місце можливих витоків повітря, у тому числі й тому звичайна технологія набула нового розвитку. Модернізованою технологією підготовки повітря є застосування блоків APU (Air-Processing Unit), що включають в єдиний вузол осушувач, регулятор тиску та багатоконтурний запобіжний клапан. Ці пристрої, вироблені Wabco та Knorr-Bremse, вже активно використовуються європейськими автовиробниками, а наступним кроком модернізації стала електронна технологія.
Блок електронної підготовки повітря EAC (Electronic Air Control), розроблений компанією Knorr-Bremse, завдяки застосуванню найсучасніших технологій має можливість програмування та точного керування всіма регульованими параметрами. Маючи постійний зв'язок із ключовими блоками керування, система враховує такі показники роботи транспортного засобу, як крутний момент двигуна, швидкість транспортного засобу, положення педалі акселератора, позиція важеля КП, активність пневмопідвіски та дані електронних систем безпеки. Електроніка дозволяє своєчасно перемикати компресор у режим енергозбереження та стежити за тим, щоб до кожного споживача стисненого повітря булоспрямовано строго певний тиск. Економна витрата енергії досягається завдяки заповненню повітрям тільки того ресивера, який мав витрату. Вся інформація про систему підготовки повітря та її працездатність може бути доступна в режимі самодіагностики або під час проведення комп'ютерної діагностики.