Пожалуй, самой популярной опорой силового агрегата в автомобиле издавна считаются резиновые подушки. Резина предоставляет вибрирующему двигателю относительную свободу движений и таким образом неплохо гасит колебания. Важнейший недостаток резиновых опор — они не препятствуют, а порой даже способствуют возникновению резонанса, в результате которого кузов начинает вибрировать еще сильнее. Резиновые подушки уступают другим видам опор и с точки зрения износостойкости.
Комфорт из вакуума: активная опора двигателя на примере Toyota Highlander
Нелегко удержать в узде могучий V6, жаждущий продемонстрировать окружающим всю свою мощь. Чтобы уберечь пассажиров от вибраций на холостых оборотах, применяются активные электронные системы.
Гидравлические опоры содержат жидкость, которая выполняет те же функции, что и резина, — обеспечивает силовому агрегату подвижность. Жидкость более динамична, чем резина. Она быстрее отрабатывает колебания двигателя, оставляя меньше шансов для возникновения резонанса.
Схема работы ACM: активная опора двигателя использует разрежение во впускном коллекторе в качестве источника энергии для создания колебаний в противофазе вибрации двигателя.
Первая публикация, посвященная идее активного подавления вибраций, появилась в журнале Международного общества автомобильных инженеров SAE в 1986 году. Инженеры Mitsubishi сообщали, что в ходе эксперимента им удалось снизить уровень вибраций на месте водителя на 16 дБ. В качестве вывода они предрекали скорое воплощение подобной системы на серийных автомобилях.
Ждать пришлось довольно долго. Лишь с 1998 года активными опорами силового агрегата, использующими в качестве источника энергии разрежение во впускном коллекторе, стали щеголять серийные Lexus. Конкуренты не заставили себя долго ждать: в том же году в свет вышли дизельные Nissan, в 2000-х появились Honda с аналогичной системой.
С технологической точки зрения (постоянный полный привод без принудительных блокировок и понижающей передачи) Highlander – городской кроссовер. Зато по габаритам он даст фору многим внедорожникам. При размерах 4785 х 1910 х 1760 мм предлагается объем багажника 290 л или 2305 л со сложенным третьим рядом сидений.
Воздух или ток
На современном Toyota Highlander используется активная опора двигателя (ACM, Active Control Mount) спереди в сочетании с пассивными гидравлическими подушками сзади. Как можно увидеть на схеме, активная опора также содержит камеру с гидравлической жидкостью и работает как гидроподушка. Разница в том, что дном этой камеры служит диафрагма. С другой стороны от нее располагается воздушная камера, соединенная с вакуумной системой посредством клапана с электронным управлением.
Благодаря клапану воздушная камера по очереди сообщается то с впускным коллектором, то с атмосферным воздухом. Это заставляет диафрагму колебаться, изменяя давление гидравлической жидкости в опоре. Клапан управляется компьютером на основе показаний датчика положения коленвала. Таким образом, опора вибрирует точно в противофазе с вибрацией самого двигателя и гасит его колебания. Система работает только на холостом ходу. В движении, когда двигатель и так стабилен за счет повышенных оборотов, клапан закрывается и активная опора превращается в обычную гидравлическую подушку.
Существуют аналогичные ACM-системы, конструктивно отличающиеся от вакуумных опор Toyota. В 2003 году Honda представила двигатель с переменным рабочим объемом VCM (Variable Cylinder Management). Его суть заключается в способности отключать часть цилиндров, когда максимальная мощность не требуется. Так, 6-цилиндровый мотор на шоссе может становиться 4- или 3-цилиндровым, перекрывая подачу топлива в соответствующие камеры сгорания.
Внедрение VCM сделало активные опоры двигателя жизненной необходимостью: мотору, который создан 6-цилиндровым, непросто сохранять баланс, ополовинившись. Особенно чувствительным может оказаться момент переключения между стандартным и экономичным режимами.
ACM от Honda — это обычные гидравлические опоры, к камерам которых подведены гидравлические магистрали. Каждая магистраль ведет к соленоиду, повышающему или понижающему давление в камере по команде процессора. Достоинство системы Honda — в ее колоссальной гибкости: согласно поставленной задаче она может работать на любых оборотах двигателя. Главный недостаток заключается в том, что соленоид потребляет электроэнергию, в то время как вакуум в системе Toyota можно считать бесплатным.