Пневматична підвіска (загальна інформація)
Пневматична підвіска (звичайна назва – пневмопідвіска) – вид підвіски, що забезпечує регулювання рівня кузова щодо дороги за рахунок застосування пневматичних пружних елементів. В даний час пневматична підвіска встановлюється як опція на деяких моделях автомобілів бізнес-класу та великих позашляховиках (наприклад, Volkswagen Touareg, Audi Q7).
По суті пневмопідвіска перестав бути окремим видом підвіски автомобіля, т.к. реалізована з багатьма конструкціями підвісок (МакФерсон, багатоважільна підвіска та ін.). В даний час пневмопідвіску використовують на своїх автомобілях багато автовиробників: Audi, Bentley, BMW, Lexus, GM, Ford, Land Rover, Mercedes-Benz, SsangYong, Subaru, Volkswagen. Деякі конструкції підвісок мають власні назви, наприклад Airmatic Dual Control від Mercedes-Benz.
Основними перевагами пневматичної підвіски є комфортабельність, геометрична прохідність та безпека автомобіля. Пневмопідвіска, як правило, застосовується в комбінації з амортизаторами, що автоматично регулюються. Така конструкція називається адаптивна пневмопідвіска.
Пневматична підвіска має такий загальний пристрій:
• пневматичні пружні елементи на кожне колесо; • модуль подачі повітря; • ресивер; • регульовані амортизатори (в адаптивній підвісці); • система управління.
Пневматичний пружний елемент виконує основну функцію підвіски – підтримка певного рівня кузова автомобіля. Це досягається шляхом зміни тиску та відповідного йому об'єму повітря в пружних елементах.
Схема пневматичного пружного елемента
Пневматичнийпружний елемент складається з корпусу з напрямною, манжети та поршня. Конструктивно пневматичний пружний елемент може виготовлятись із вбудованим амортизатором або встановлюватись окремо. Пружний елемент, об'єднаний з амортизатором, має назву пневматична стійка (за аналогією з стійкою амортизаторної підвіски МакФерсон).
Манжета пневматичного пружного елемента виготовляється із міцного багатошарового еластомеру. У деяких конструкціях пружних елементів застосовуються додаткові пневмоакумулятори. Для підтримки тиску при витоку повітря в пружному елементі може встановлюватись клапан залишкового тиску.
Модуль подачі повітря служить живлення пружних елементів повітрям. Він включає електродвигун, компресор та осушувач повітря. Конструктивно модуль включений блок електромагнітних клапанів системи управління підвіскою.
Ресивер є резервуар для повітря і забезпечує регулювання дорожнього просвіту при русі на невеликій швидкості без включення компресора, а також коригування положення кузова на стоянці.
Конструкція та робота елементів адаптивної підвіски розглянута в окремій статті.
Модуль подачі повітря та пневматичні стійки утворюють пневматичну систему підвіски. Система може бути відкритою або закритою (замкнутою). Переважною є замкнута пневматична система, що забезпечує мінімальні втрати повітря, а отже, економію енергії на його створення.
Створення та регулювання тиску в пневматичній системі підвіски здійснюється за допомогою електронної системи керування, яка включає вхідні датчики, блок керування та виконавчі пристрої.
До вхідних датчиків відносяться:
• перемикач режимів; • датчики рівнякузова; • датчики прискорення кузова; • датчик температури компресора; • датчик тиску в системі.
За допомогою перемикача на панелі приладів здійснюється ручне регулювання рівня кузова. Датчики відстежують параметри роботи системи та перетворюють їх на електричні сигнали.
Блок управління перетворює електричні сигнали вхідних датчиків у керуючі на виконавчі пристрої. У роботі блок управління взаємодіє з блоками системи управління двигуном, системи курсової стійкості.
У системі керування пневматичної підвіски використовуються такі виконавчі пристрої:
• клапани пневматичних пружних елементів (створення тиску); • випускний клапан (скидання тиску); • перемикаючий клапан (підтримання тиску в ресивері); • реле включення компресора.
Конструктивно всі клапани зосереджені в блоці електромагнітних клапанів, розташованому в модулі подачі повітря. Принцип роботи пневматичної підвіски
У пневматичній підвісці реалізовано, як правило, три алгоритми управління:
• автоматична підтримка рівня кузова; • примусова зміна рівня кузова; • автоматична зміна рівня кузова залежно від швидкості руху.
Автоматичне підтримання певного рівня кузова у пневматичній підвісці здійснюється незалежно від ступеня завантаженості автомобіля. Датчики рівня кузова постійно вимірюють відстань від коліс до кузова. Результати вимірів порівнюються із заданою величиною. При розходженні показань електронний блок керування задіює необхідні виконавчі пристрої: клапани пружних елементів для підйому випускний клапан для опускання підвіски.
Примусова зміна висоти кузовазазвичай передбачає три рівні: номінальний, підвищений та знижений. Номінальний рівень використовується для пересування звичайними дорогами зі швидкістю до 100 км/год. Знижений рівень застосовується для швидкісного руху. Підвищений рівень необхідний пересування поза доріг і реалізується на швидкості до 40 км/год. Рівні кузова встановлюються водієм за допомогою перемикача. У конструкції пневмопідвіски великих позашляховиків передбачено додатковий рівень для посадки пасажирів та навантаження багажу, що реалізується на нерухомому автомобілі.
Автоматична зміна рівня кузова в залежності від швидкості забезпечує стійкість автомобіля у русі. При збільшенні швидкості програма управління підвіскою переводить рівень кузова послідовно від підвищеного до номінального і далі, зі зростанням швидкості до зниженого. При зниженні швидкості система переводить положення кузова зі зниженого до номінального.
Застосування амортизаторів з регульованим ступенем демпфування значно розширює характеристики пневматичної підвіски, що дозволяє, крім висоти кузова, змінювати жорсткість підвіски в залежності від умов руху.