Пневматическая подвеска (обиходное название – пневмоподвеска)
– вид подвески, обеспечивающий регулирование уровня кузова относительно
дороги за счет применения пневматических упругих элементов. В настоящее
время пневматическая подвеска устанавливается в качестве опции на
некоторых моделях автомобилей бизнес-класса и больших внедорожниках
(например, Volkswagen Touareg, Audi Q7).
По своей сути пневмоподвеска не является отдельным видом
подвески автомобиля, т.к. реализована со многими конструкциями
подвесок (МакФерсон, многорычажная подвеска
и др.). В настоящее время пневмоподвеску используют на своих
автомобилях многие автопроизводители: Audi, Bentley, BMW, Lexus, GM,
Ford, Land Rover, Mercedes-Benz, SsangYong, Subaru, Volkswagen.
Некоторые конструкции подвесок имеют собственные названия, например,
Airmatic Dual Control от Mercedes-Benz.
Основными преимуществами пневматической подвески
являются комфортабельность, геометрическая проходимость и безопасность
автомобиля. Пневмоподвеска, как правило, применяется в комбинации с
автоматически регулируемыми амортизаторами. Такая конструкция называется
адаптивная пневмоподвеска.
Пневматическая подвеска имеет следующее общее устройство:
- пневматические упругие элементы на каждое колесо;
- модуль подачи воздуха;
- ресивер;
- регулируемые амортизаторы (в адаптивной подвеске);
- система управления.
Пневматический упругий элемент
выполняет основную функцию подвески – поддержание определенного уровня
кузова автомобиля. Это достигается путем изменения давления и
соответствующего ему объема воздуха в упругих элементах.
Схема пневматического упругого элемента
Пневматический упругий элемент состоит из корпуса с
направляющей, манжеты и поршня. Конструктивно пневматический упругий
элемент может изготавливаться со встроенным амортизатором или
устанавливаться отдельно. Упругий элемент, объединенный с амортизатором,
имеет название пневматическая стойка (по аналогии с амортизаторной стойкой подвески МакФерсон).
Манжета пневматического упругого элемента
изготавливается из прочного многослойного эластомера.
В некоторых конструкциях упругих элементов применяется
дополнительные пневмоаккумуляторы. Для поддержания давления при утечке
воздуха в упругом элементе может устанавливаться клапан остаточного давления.
Модуль подачи воздуха служит для
питания упругих элементов воздухом. Он включает
электродвигатель, компрессор и осушитель воздуха. Конструктивно в
модуль включен блок электромагнитных клапанов системы управления
подвеской.
Ресивер представляет собой резервуар
для воздуха и обеспечивает регулирование дорожного просвета при движении
на небольшой скорости без включения компрессора, а также корректировку
положения кузова на стоянке.
Конструкция и работа элементов адаптивной подвески рассмотрена в отдельной статье.
Модуль подачи воздуха и пневматические стойки образуют пневматическую систему подвески.
Система может быть открытой или закрытой (замкнутой). Предпочтительной
является замкнутая пневматическая система, обеспечивающая минимальные
потери воздуха, а значит экономию энергии на его создание.
Создание и регулирование давления в пневматической системе подвески осуществляется с помощью электронной системы управления, которая включает
входные датчики,
блок управления и
исполнительные устройства.
К входным датчикам относятся:
- переключатель режимов ;
- датчики уровня кузова;
- датчики ускорения кузова;
- датчик температуры компрессора;
- датчик давления в системе.
С помощью переключателя на панели приборов
осуществляется ручное регулирование уровня кузова. Датчики отслеживают
параметры работы системы и преобразуют их в электрические сигналы.
Блок управления преобразует
электрические сигналы входных датчиков в управляющие воздействия на
исполнительные устройства. В своей работе блок управления
взаимодействует с блоками системы управления двигателем, системы курсовой устойчивости.
В системе управления пневматической подвески используются следующие исполнительные устройства:
- клапаны пневматических упругих элементов (создание давления);
- выпускной клапан (сброс давления);
- переключающий клапан (поддержание давления в ресивере);
- реле включения компрессора.
Конструктивно все клапаны сосредоточены в блоке электромагнитных клапанов, расположенном в модуле подачи воздуха.
Принцип работы пневматической подвески
В пневматической подвеске реализовано, как правило, три алгоритма управления:
- автоматическое поддержание уровня кузова;
- принудительное изменение уровня кузова;
- автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости движения.
Автоматическое поддержание определенного уровня кузова
в пневматической подвеске осуществляется независимо от степени
загруженности автомобиля. Датчики уровня кузова постоянно измеряют
расстояние от колес до кузова. Результаты измерений сравниваются с
заданной величиной. При расхождении показаний электронный блок
управления задействует необходимые исполнительные устройства: клапаны
упругих элементов для подъема, выпускной клапан для опускания подвески.
Принудительное изменение высоты кузова
обычно предусматривает три уровня: номинальный, повышенный и
пониженный. Номинальный уровень используется для передвижения по обычным
дорогам со скоростью до 100 км/ч. Пониженный уровень применяется для
высокоскоростного движения. Повышенный уровень нужен для передвижения
вне дорог и реализуется на скорости до 40 км/ч. Уровни кузова
устанавливаются водителем с помощью переключателя. В конструкции
пневмоподвески больших внедорожников предусмотрен дополнительный уровень
для посадки пассажиров и погрузки багажа, который реализуется на
неподвижном автомобиле.
Автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости
обеспечивает устойчивость автомобиля в движении. При увеличении
скорости программа управления подвеской переводит уровень кузова
последовательно от повышенного к номинальному и далее, с ростом
скорости, к пониженному. При снижении скорости система переводит
положение кузова из пониженного в номинальное.
Применение амортизаторов с регулируемой степенью
демпфирования значительно расширяет характеристики пневматической
подвески, позволяя помимо высоты кузова изменять жесткость подвески в
зависимости от условий движения.