Poduszki silnika, pomimo swojego dość topornego wyglądu, odgrywają ważną rolę: podtrzymują masę silnika i skrzyni biegów oraz zapewniają połączenie z podwoziem, a także tłumią drgania niskiej (wibracje) i wysokiej (hałas) częstotliwości.

Przez wiele lat producenci samochodów korzystali z części metalowo-gumowych. Guma naturalna cechuje się dobrą elastycznością, która jest niezbędna do prawidłowego tłumienia hałasu i wibracji. W zależności od wymagań i aplikacji, różne rodzaje tego elastomeru są używane w ich produkcji. Jednak, w przypadku, gdy guma jest zbyt podatna, silnik może przemieszczać się na tyle, że spowoduje naprężenia mogące prowadzić do pęknięć elastomeru i zerwania połączenia / wulkanizacji z metalem.

Konwencjonalna poduszka silnika

Elementy znajdujące się pod maską są spasowane bardzo ciasno, stwarzając ryzyko pocierania się przez sąsiednie części powodujące dodatkowe problemy i hałas. Guma zastosowana w poduszkach silnika powinna być relatywnie twarda, żeby zapobiec zbytniej ruchliwości silnika pracującego pod obciążeniem.

Wibracje pochodzące z silnika zazwyczaj są najbardziej zauważalne podczas pracy na biegu jałowym. W niektórych ułożeniach cylindrów, takich jak silniki w układzie V6, emitują mniejsze wibracje, jednak występują one zawsze zarówno w silnikach diesla, jak i benzynowych. Amplituda drgań może przenosić się, a może nawet być jeszcze wyższa, przy dużych obciążeniach agregatów znajdujących się na pasku napędowym, takich jak kompresor klimatyzacji, alternator, pompa podciśnienia lub inne.

Hydrauliczne poduszki silnika

Prawie 30 lat temu, producenci samochodów znaleźli sposób na zmniejszenie HWT (Hałas-Wibracje-Tarcie). Była nim wypełniona glikolem poduszka hydrauliczna. Zastępując metalowo-gumowe poduszki silnika, elementami z wydrążonej gumy, wewnątrz których znajdował się mocno lepki płyn, pozwalał na lepszą absorbcję wibracji, bez nadmiernego poruszania się silnika.

Pasywne poduszki hydrauliczne

W zależności od konstrukcji i funkcjonalności, wyróżniamy 2 rodzaje poduszek hydraulicznych – pasywne i aktywne. Pasywne regulowane są tylko w fazie produkcji, przed zamontowaniem w samochodzie. Zmieniając właściwości wypełniającego glikolu, wymiarów i liczby kanałów przepuszczających, a także gumy, można zmienić ponad 200 różnych cech, bez zmiany geometrii samej poduszki.

Poduszki hydrauliczne zaczęły pojawiać się w pojazdach w latach ’80, a w latach ’90 były popularne w wielu samochodach. Ich produkcja okazała się droższa dla producentów, a także pęknięcia pojawiające się na nich z czasem, prowadziły do wycieku znajdującego się w środku płynu, obniżając znacząco ich zdolności absorpcyjne.

Gumowe części poduszek silnika i skrzyni biegów zrobione są z gumy naturalnej – materiału, który dobrze tłumi wibracje i utrzymuje obciążenie silnika. Niestety, nie radzi sobie ona dobrze z olejami i paliwami. W związku z tym, jeśli dochodzi do wycieku któregoś z tych płynów w silniku i poduszki narażone są na kontakt z nimi – należy je wymienić.

Poprawnym sposobem na przywrócenie pożądanego stanu HWS, jest wymiana uszkodzonej części, na nową, o tej samej charakterystyce. Jednakże zakup poduszek hydraulicznych niskiej jakości, albo zastosowanie konwencjonalnej poduszki metalowo-gumowej może okazać się katastrofalne w skutkach. Zbytnie wibracje i niekontrolowane zachowanie silnika, które będą ich następstwem, w znaczny sposób wpłyną na pogorszenie bezpieczeństwa jazdy.

Aktywne poduszki hydrauliczne

Aby uzyskać więcej mocy z silnika i uczynić go bardziej niezawodnym i wydajnym, prędzej czy później nieuniknione było, że pasywne poduszki silnika zostaną zastąpione aktywnymi. Aktywne lub przełączalne poduszki są przestrajalne, dzięki czemu mogą zmieniać charakterystykę tłumienia i uzyskać znacznie lepszy współczynnik WHS od poduszki pasywnej lub konwencjonalnej. Takie mocowanie może być stosunkowo miękkie na biegu jałowym, aby pochłaniać niepożądane wstrząsy pochodzące od zapłonów w komorze spalania, a następnie usztywniać przy wyższych prędkościach silnika i obciążeniach, aby ograniczyć niepożądane ruchy silnika. Jest to najbardziej zaawansowana i najlepsza poduszka silnika, ale niestety wymaga zewnętrznych wejść i sterowania.

Aktywna poduszka sterowana elektrycznie

System ACM (Active Control Engine Mount) uruchamiany podciśnieniem służy do redukcji współczynnika HWS. Przednie mocowanie silnika ma pustą komorę wypełnioną glikolem. Komora ta jest podzielona na trzy części: komora płynu, komora sprężania i komora ciśnieniowa, która umożliwia zmianę sztywności mocowania po zastosowaniu podciśnienia. Cykl pracy Zaworu Przełączającego Podciśnienie (Vacuum Switching Valve-VSV) na zewnętrznej stronie uchwytu jest kontrolowany przez moduł sterujący układu napędowego (PCM). Gdy silnik pracuje na biegu jałowym, PCM uziemia obwód do solenoidu VSV, umożliwiając wprowadzenie podciśnienie do poduszki. To sprawia, że ​​mocowanie jest bardziej zgodne i pozwala pochłaniać więcej wibracji i wstrząsów. Przy wyższych prędkościach silnika PCM zmniejsza częstotliwość sygnału pulsu do VSV, aby stopniowo zwiększać sztywność mocowania oraz dopasować do prędkości silnika.

Zasilanie zaworu sterującego VSV jest kierowane przez przekaźnik wtrysku paliwa. Podciśnienie jest kierowane do aktywnej poduszki przez parę przewodów podłączonych do zbiornika ciśnieniowego silnika.

W tym systemie, współczynnik WHT może ulec mocnemu nasileniu, w przypadku, gdy do komory z podciśnieniem dostanie się powietrze, któryś z przewodów będzie nieszczelny, lub będzie problem z kontrolą zaworów VSV, wiązką przewodów lub PCM.

DIAGNOZA

Mocowanie silnika można zdiagnozować za pomocą ręcznej pompy ciśnieniowej, aby sprawdzić, czy utrzymuje podciśnienie. Można również użyć wskaźnika pompy lub palca, aby sprawdzić, czy podciśnienie dociera do zaworu sterującego VSV, gdy silnik pracuje na biegu jałowym. W przypadku gdy nie jest ono utrzymane, należy wymienić uszkodzoną poduszkę.

Zawór sterujący VSV ma połączenia ciśnieniowe. W zależności od projektu VSV może mieć więcej niż jedno złącze wlotowe i wylotowe. Można to sprawdzić, przykładając podciśnienie lub powietrze do jednego z połączeń wlotowych, aby sprawdzić, czy wychodzi ono z właściwych połączeń wylotowych, gdy nie jest zasilane, a następnie powtórzyć proces podczas podpiętego zasilania. Jeśli zawór sterujący VSV nie przechodzi podciśnienia lub nie blokuje próżni, urządzenie jest uszkodzone i wymaga wymiany.

Możesz również sprawdzić rezystancję zaworu sterującego VSV za pomocą omomierza, np. specyfikacja Toyoty mówi, że powinna wynosić od 19 do 21 omów w temperaturze pokojowej na jej zaciskach. Jeśli opór jest poza specyfikacją, wymień zawór.

Jeśli zawór sterujący VSV działa normalnie po przetestowaniu, a rezystancja mieści się w zakresie specyfikacji, ale system nie działa, gdy wszystko jest podłączone do pojazdu, usterka dotyczy wiązki przewodów, bloku złącza komory silnika lub PCM. Sprawdź uprząż pod kątem zwarć, przerwań lub uziemienia. Napięcie dostarczane do zaworu sterującego VSV powinno być normalnym napięciem akumulatora.

INNE INTERESUJĄCE ROZWIĄZANIA

Technologia eliminująca wibracje

W Lexusie ES350 zastosowano bardziej zaawansowaną konfigurację w celu zmniejszenia NVH. W tej aplikacji w aktywnym mocowaniu silnika powstaje „przeciw-wibracja”, która pomaga wyeliminować drgania silnika. Jest to coś w rodzaju technologii słuchawek eliminujących hałas, ale zamiast fal dźwiękowych, które są poza fazą w celu zmniejszenia hałasu, system ACM zmniejsza amplitudę drgań silnika poprzez jego aktywne mocowanie silnika, które generuje własne drgania przeciwne.

Poduszka Lexusa ma własny oddzielny komputer (ECU Active Control Engine Mount). Wejścia z czujnika przyspieszenia, przymocowane do przednich mocowań silnika, monitorują ilość drgań silnika. Jednostka sterująca zasila następnie siłownik wewnątrz aktywnego uchwytu, aby wytworzyć wstrząs, który zmniejsza intensywność wibracji. Wynikiem tego jest zmniejszenie wibracji i hałasu silnika, które mogą być odczuwalne wewnątrz pojazdu, gdy silnik pracuje na biegu jałowym.

Jednostka sterująca ACM sprawdza również inne wejścia danych za pośrednictwem magistrali komunikacyjnej Controller Area Network (CAN). Obejmują one współczynnik obciążenia silnika, temperaturę płynu chłodzącego silnika, położenie przekładni, prędkość pojazdu, a nawet temperaturę powietrza zewnętrznego. Powód dla którego auto potrzebuje wszystkich tych informacji, aby pomóc w anulowaniu drgań silnika, jest znany tylko inżynierom Lexusa, którzy zaprogramowali system, ale dzięki tym wszystkim wejściom może precyzyjnie dostosować charakterystykę tłumienia aktywnego zawieszenia silnika, gdy zmieniają się warunki jazdy i eksploatacji.

Reologiczne poduszki magnetyczne

Mocowania silników MR wykorzystują magnetyczne płyny reologiczne (MRF), które zawierają małe cząstki żelaza zawieszone w cieczy. Sposób działania wygląda następująco: gdy prąd elektryczny lub pole magnetyczne są przykładane do płynu, cząstki żelaza ustawiają się w linii i skutecznie zwiększają lepkość płynu. Pierwsze zastosowanie MRF miało miejsce w amortyzatorze, przekładając się na zwiększenie oporu i usztywnienie tłumiącego uderzenia w celu uzyskania pewniejszej jazdy. To samo podejście działa również w przypadku poduszki silnika. Pierwszym takim zastosowaniem nowych mocowań MR było Porsche 911 GT3 w 2010r.

Sztywność mocowań silnika MR można regulować w czasie rzeczywistym, aby dopasować wymagania tłumienia silnika do zmiany prędkości i obciążenia. System wymaga mikroprocesora i danych wejściowych, które są już dostępne dla modułu sterującego układu napędowego. Wykorzystuje także czujnik ciśnienia płynu w aktywnych mocowaniach, aby zapewnić sprzężenie zwrotne, dzięki czemu sterownik może kompensować zmiany w miarę ich występowania.

Konkluzja jest taka, że mocowania silnika stały się kolejnym zaawansowanym technologicznie elementem elektronicznym. Diagnoza jest bardziej skomplikowana i może wymagać specjalnego oprogramowania do skanowania (w zależności od aplikacji), a naprawy będą znacznie droższe, niż spodziewa się tego większość kierowców.

Więcej informacji znajdziesz na www.corteco.com oraz www.ecatcorteco.com