Poduszki silnika, a redukcja hałasu oraz wibracji w samochodzie
Redukcja hałasu, wibracji oraz uciążliwości stała się w motoryzacji osobnym i indywidualnym zagadnieniem. W celu zredukowania tych niepożądanych efektów producenci wyposażają pojazdy w odpowiednie materiały i rozwiązania izolujące oraz ograniczające wibracje. Ale na czym dokładnie polegają stosowane metody?
Hałas definiowany jest jako nieprzyjemny lub dokuczliwy odgłos, który przeszkadza, jest uciążliwy i zakłóca komfort akustyczny. Może to być przykładowo szum zużytego łożyska. Mianem wibracji określa się uderzający, powtarzający się ruch przedmiotu. Może to być niewyważone koło, które w pewnym zakresie prędkości jazdy powoduje drgania kierownicy. Uciążliwość jest zjawiskiem trudniejszym do zdefiniowania, ponieważ jest ono bardzo subiektywne. Jednakże mianem uciążliwości można określić nagłe, nieprzyjemne odczucie jakie przykładowo powstaje w momencie wjechania samochodem w dziurę na drodze.
Największym źródłem tych zjawisk w samochodzie jest silnik, a konkretnie jego obracające się elementy, gwałtowny proces spalania mieszanki paliwowo-powietrznej oraz stale zmieniający się poziom obrotów. Zjawiska te nasilają się w silnikach wyposażonych w układ start-stop, odłączanie cylindra(ów) lub posiadających większy stopień sprężania. Niepożądane zjawiska przenoszone są na nadwozie, a później do środka samochodu przez poduszki mocowania silnika, układ wydechowy, układ ogrzewania i klimatyzacji oraz elementy wyposażenia wnętrza. Są one odczuwane jako słyszalne odgłosy lub odczuwalne wibracje.
W celu przeciwdziałania tym niepożądanym zjawiskom producenci pojazdów stosują różne kształty, wielkości i typy mocowań do odizolowania silnika od nadwozia. Jednakże bardzo wiele zależy od charakterystyki pracy silnika, koniecznych nakładów przy projektowaniu oraz jakości zastosowanych rozwiązań.
Stosuje się trzy podstawowe typy rozwiązań obejmujące poduszki gumowe, hydrauliczne oraz sterowane elektronicznie.
Tradycyjnym i najbardziej rozpowszechnionym rozwiązaniem jest poduszka gumowa. Występuje w niezliczonych kształtach i wielkościach - od prostego elementu gumowego wzmocnionego włóknem bawełnianym po bardzo skomplikowane połączenie gumy z metalem. Sztywność jest regulowana przez odpowiednio dobrane parametry materiału elastomerowego, a kierunek pracy i ruchu wyznaczają zastosowane punkty mocowania.
Charakteryzująca się bardziej dynamiczną pracą poduszka hydrauliczna posiada funkcje izolacji akustycznej tradycyjnego, gumowego mocowania silnika, ale w tym przypadku parametry tłumienia są bardzo zrównoważone. Hydrauliczne poduszki silnika mogą zmieniać swoją charakterystykę tłumienia w zależności od obciążenia. Lepka ciecz w poduszce hydraulicznej działa jak amortyzator, zapewniając maksymalny poziom izolacji. Wewnątrz hydraulicznej poduszki silnika znajdują się dwie komory -dolna i górna. Komory połączone są szeregiem kanalików i oddzielone od siebie gumowym zaworem. Wewnątrz komór znajduje się wiskotyczna ciecz, która działa jak wtórny tłumik drgań. W zależności od obciążenia i drgań, gumowy zawór otwiera i zamyka boczny kanalik zmieniając kierunek przepływu wiskotycznej cieczy pomiędzy dwoma komorami. Powoduje to zmianę sztywności poduszki mocowania i zapewnia optymalną charakterystykę tłumienia we wszystkich warunkach drogowych. Wraz z potrzebą jeszcze większej kontroli nad działaniem poduszki zawieszenia silnika do jej sterowania wykorzystano próżnię generowaną przez silnik. Na wolnych obrotach silnika oraz w niższym zakresie obrotów poduszką jest „miękka“, natomiast przy wyższych obrotach próżnia usztywnia ją. Rozwinięciem hydraulicznej poduszki silnika jest wersja ze sterowaniem elektronicznym. Taka poduszka może być podłączona do układu sterowania sinikiem.
Elektronicznie sterowana poduszka zawieszenia silnika pozwala na większe kontrolowanie siły tłumienia. Na wolnych obrotach lub przy niskich obrotach silnika do tłumienia wykorzystywane jest powietrze, a poduszka jest „miękka“. Natomiast przy wyższych obrotach silnika podczas jazdy poduszka jest przełączana na tłumienie hydrauliczne, które powoduje bardziej sztywne połączenie pomiędzy silnikiem a nadwoziem samochodu. Najnowszym rozwinięciem mocowania silnika są inteligentne poduszki aktywne, które spełniają jeszcze większe wymagania w zakresie tłumienia. Zostały one zaprojektowane pod kątem oszczędzania paliwa i jeszcze lepszej reakcji na zmienną dynamikę jazdy. Zapewniają maksymalny poziom komfortu pasażerom, redukując hałas, wibracje i uciążliwość. Aktywna, sterowana elektronicznie poduszka zawieszenia wyposażona jest w siłownik oraz czujniki wysyłające sygnały do komputera sterującego. Dzięki temu można ją odpowiednio kontrolować w zależności od wymaganej w danym momencie siły tłumienia. Za sterowanie odpowiada częstotliwość wzbudzająca siłownik, a poduszka może tłumić hydraulicznie, pasywnie lub aktywnie. Parametry tłumienia obliczane są przez sterownik, a siłownik odpowiada za to, by na nadwozie samochodu nie były przenoszone żadne wibracje.
Wraz z upływem czasu poduszki zawieszenia silnika mogą ulec uszkodzeniu lub zużyciu, tracąc zdolności tłumienia. To z kolei może powodować powstawanie niepożądanego hałasu, wibracji oraz uciążliwości. Poduszki mogą tracić swoje właściwości ze względu na normalne zużycie lub pracę pod dużym obciążeniem, a w przypadku poduszek hydraulicznych przyczyną ich niesprawności może być wyciek cieczy tłumiącej.
Poduszki sterowane próżnią mogą mieć problemy z nieszczelnym układem próżniowym, co może skutkować obniżeniem sprawności, a nawet całkowitym zaprzestaniem działania. To z kolei może powodować wzrost wibracji, a do komputera sterującego może zostać wysłana informacja o nieszczelności układu próżniowego.
Elektronicznie sterowane poduszki zawieszenia mogą również być narażone na nadmierne, niszczące je obciążenie w przypadku uszkodzenia lub niesprawności innych poduszek zawieszenia. Ze względu na zastosowaną w nich elektronikę są bardziej skomplikowane. Wszelkie problemy wykrywane są przez sterownik, a przy pomocy testera diagnostycznego można odczytać kody usterek. Pomaga to w diagnostyce tego rodzaju mocowania silnika. Podczas wymiany poduszek zawieszenia silnika lub skrzyni biegów należy przestrzegać odpowiednich procedur, co pozwoli uniknąć skrócenia ich żywotności.
Warto zaufać oferowanym przez Febi Bilstein częściom zamiennym w sprawdzonej jakości OE. Cały asortyment poduszek silnika i skrzyni biegów.
Na bieżąco obserwuj poziom hałasu a my zdiagnozujemy ewentualne usterki:
