DartanyanVader

Пришли наконец в наши края морозы. Но аномально тёплая зима, видимо, расслабила автовладельцев, которые проморгали вспышку с аккумулятором. В числе таких оказался и один мой знакомый. Ещё вчера было -10, а сегодня утром уже -30. Ключ на старт, и… уууу-уу… уу. Всё, приехали. Прикурить я его, конечно, прикурил. Но только ехать несчастному теперь надо было уже не в ТРЦ за развлечениями, а за новым аккумулятором. Потому что усопшему, как оказалось, было уже больше семи лет. Вот знакомый меня и спрашивает:

- А какой новый аккумулятор-то брать? Чтоб опять на 7 лет поставить и забыть.

- Бери – говорю, - самый большой по ёмкости и тяжёлый по весу, какой только на штатное место влезет. Ну и не самый дешманский. Не ошибёшься.

- А разве можно ставить аккумулятор большей ёмкости, чем штатный? Ведь гене...

Он ещё не успел закончить свою фразу, а я уже наперёд прочитал его мысль: «…  ведь генератор не будет успевать его заряжать». Нет, я не экстрасенс. Просто этой фразой многие пытаются аргументировать невозможность установки на автомобиль аккумулятора с повышенной ёмкостью. Миф старый, копий в этой войне было сломано немало, но всё равно порой встречаются представители секты свидетелей Не_Успевающего_Заряжать_Генератора. Ладно, попробую дать пищу для размышления тем, кто ещё в это верит. Или кто сомневается и хочет разобраться. Пищу буду давать в упрощённом виде, безо всяких там уравнений Нернста, потенциалов и прочего матана, поэтому заранее прошу прощения у физиков и химиков.

Итак, обычная автомобильная 12-вольтовая аккумуляторная батарея. Она неспроста называется батареей, ибо состоит из шести последовательно соединённых «банок». Банка устроена как-то так:

Внутри банки находятся положительные пластины (оксид свинца), соединённые между собой параллельно. И отрицательные пластины (свинец), также соединённые между собой параллельно. Положительные и отрицательные пластины чередуются в шахматном порядке, а чтоб они друг друга не замкнули, их разделяют сепараторы. И всё это залито раствором серной кислоты – электролитом. Как это всё работает: между каждой парой положительной и отрицательной пластин проходит химическая реакция, которая создаёт некую силу – ЭДС (электродвижущая сила) величиной в 2,0 – 2,2 вольта. И сила эта буквально заставляет электроны бегать по кругу и совершать полезную работу, когда к аккумулятору подключают какой-то потребитель (стартер, магнитола, фонари). Но за эту работу пластины в качестве оплаты «забирают» серную кислоту из электролита. Поэтому при разряде аккумулятора количество кислоты в электролите понижается, а количество воды возрастает.

Большей ЭДС, чем эти 2,0 – 2,2 вольта, от одной банки добиться не удаётся, потому что это напряжение обусловлено природой химической реакции. Поэтому для получения более-менее сносного напряжения для бортсети автомобиля, банки объединяют последовательно по 6 штук (получая в сумме 12,5 - 13 В на заряженной батарее) уот так уот:

Теперь что касается силы тока. Между каждой парой пластин в процессе разряда протекает какая-то сила тока. Но поскольку эти пары пластин в банке между собой соединены параллельно, то общая сила тока суммируется. Это же будет и общая сила тока АКБ, потому что между собой банки в целую батарею соединены последовательно. От чего вообще зависит сила тока, которую может выдать аккумулятор? Если очень упростить все процессы, идущие в АКБ, то можно увидеть примерно такую картину:

В заряженном аккумуляторе вся кислота (которая хорошо проводит ток, и которая одновременно является «пищей» для хим. реакций) находится в электролите. Его плотность высокая (1,26 - 1,28 г/куб.см), воды в таком электролите мало. Это значит, что для ЭДС есть «пища», каждая пара отрицательных и положительных пластин способна создать ЭДС 2,2 вольта. К тому же сопротивление насыщенного кислотой электролита очень маленькое. Следовательно, по закону Ома (ток = ЭДС/сопротивление), сила тока в таком случае будет максимально возможной. А большая сила тока - это как раз то, что и нужно для успешного запуска двигателя. Особенно зимой.

В ходе разряда банки происходит расход кислоты из электролита. Эта кислота оседает на пластинах в виде сульфата свинца, который закрывает собой эти пластины, уменьшая активную площадь. К тому же проводимость электролита, с уходом из него кислоты, ухудшается. Это ведёт к тому, что пара пластин теперь уже не может выдать большую ЭДС (она падает до 1,75 вольт – ниже этого напряжения не рекомендуется высаживать банку, а весь аккумулятор, соответственно, ниже 10,5 вольт). Плюс к тому падает проводимость электролита. Как следствие – банка не может выдать хоть какой-нибудь ток. Всё, аккумулятор сел. А поскольку серная кислота из электролита израсходовалась, то количество воды в нём увеличилось настолько, что даже в небольшой мороз эта вода неминуемо превращается в лёд, и аккумулятор в буквальном смысле лопается, после чего отправляется в утиль.

А самое неприятное состоит в том, что при сильных и частых разрядах сульфат свинца не полностью переходит обратно в серную кислоту при зарядке. Постепенное накапливание на пластинах этого "нерастворимого" слоя называется сульфатацией. Это для аккумулятора вредная штука.

Нетрудно заметить, что чем больше пар пластин будет в каждой банке, тем большую силу тока сможет выдать банка (и, соответственно, вся батарея). Собственно, за счёт увеличения количества пластин, их суммарной площади, и происходит увеличение ёмкости аккумуляторных батарей. Из этого можно сделать простой вывод: чем больше ёмкость АКБ, тем (при прочих равных) больший ток она выдаст, а главное - с меньшими негативными последствиями для себя. Тут стоит упомянуть такую вещь: с понижением температуры уменьшается скорость химических реакций. Как разряда, так и заряда. Почему в мороз стартер крутит плохо? Да потому что аккумулятору холодно. Попробуйте на морозе проделать какую-то работу с той же прытью, что и в тепле!

Для каждой пары пластин, при одинаковом понижении температуры, токоотдача падает тоже одинаково. Но за счёт того, что в более ёмком аккумуляторе таких пар просто больше по количеству, их суммарный ток всегда будет больше, чем ток малоёмкой батареи.

И вот тут мы подходим к тому самому мифу о том, что генератор якобы не будет успевать заряжать более ёмкую батарею. Во-первых, генератор с радостью зарядит любой аккумулятор, который физически можно впихнуть под капот. Тем более, что не настолько уж большую порцию энергии расходует стартер на пуск двигателя. Кстати, важный момент! Стартеру для пуска двигателя требуется одно и то же количество энергии, ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ от того, какой ёмкости стоит аккумулятор на автомобиле. Точно так же, как и 100-ваттной лампочке нужна одна и та же энергия для работы, будь она подключена к слабому бензогенератору или напрямую к Саяно-Шушенской ГЭС. Соответственно, для восполнения затраченной стартером энергии, генератор должен отдать в АКБ одно и то же количество энергии, вне зависимости от ёмкости этой самой АКБ. Ну вот есть у вас два сосуда с водой – бочка на 200 литров и графин на 1 литр. Вам захотелось выпить из каждого сосуда по стакану воды. Вопрос: сколько воды нужно обратно долить в сосуды, чтобы они снова были полными? Очевидно же, что ровно по одному стакану! Заметьте – это количество не зависит от того, насколько большой сосуд.

Думаю, всем теперь понятно, что сколько энергии аккумулятор отдал, сколько же от генератора и получит. Но тут ведь ещё дело в том, охотно ли будет аккумулятор брать эту энергию от генератора. В морозы, как мы выяснили, скорость заряда падает. Ибо слишком уж маленький зарядный ток течёт между пластинами в холодном электролите. Но ведь у более ёмкого аккумулятора этих пластин тупо больше по количеству! Значит всем вместе они куда охотнее возьмут ток для зарядки. Вспомните – пластины в каждой банке соединены между собой параллельно. И чем их больше, тем меньшее сопротивление зарядке будет оказывать холодный электролит. Собственно, то же самое справедливо и для тёплого электролита: чем больше пластин (т.е. ёмкость), тем меньшее внутреннее сопротивление будет у аккумулятора. Что для заряда, что для разряда.

Вывод: увеличение ёмкости аккумулятора ведёт к уменьшению внутреннего сопротивления. А это значит, что большой аккумулятор в мороз будет лучше отдавать ток и лучше заряжаться, чем его маленький коллега. Кроме того, увеличивается резервная ёмкость: можно дольше слушать музыку, дольше проехать в случае поломки генератора, дольше стоять на стоянке без подзарядки. У аккумулятора с большой ёмкостью меньше шансов, что при разряде плотность упадёт до критического значения. А следствия этого – вредная сульфатация, затрудненный пуск двигателя, осыпание активной массы, замерзание воды в банках…

Ну хорошо, раз большой аккумулятор это так круто и здорово, то почему же автопроизводители не устанавливают на легковые автомобили какие-нибудь «камазовские» батареи на 190 А*ч? Тут работает принцип разумного минимализма. Ёмкий аккумулятор больше весит, занимает много места под капотом. Он, чёрт возьми, попросту дороже! Поэтому производитель ставит батарею такую, чтоб соблюсти баланс между уверенным пуском двигателя и всеми минусами, присущими более ёмкой АКБ. Вот и получается среднестатистическая батарейка на 55-60 А*ч. Если автомобиль живёт в тёплом климате, то ему этого хватит. В регионах с суровыми зимами имеет смысл поставить более ёмкий аккумулятор. 190 А*ч это, конечно, перебор. Но если зимы действительно суровые, и если позволяют финансы, то можно поставить такую АКБ, которая физически влезет под капот. А среди аккумуляторов одной и той же ёмкости лучше будет та, в которой масса пластин выше. Всё-таки производители аккумуляторов любят помухлевать с этими циферками ёмкости. А вот с весом сильно не намухлюешь

Конечно, есть и исключения – крупные производители стараются внедрять новые технологии, и выжать больше тока из меньшего веса. Но в общем и целом физика и химия процессов в кислотно-свинцовых аккумуляторах никак не изменились за последние лет эдак сто. Разве что в последнее время почти все заменили сурьму в качестве добавки к решёткам пластин на кальций. Это немного уменьшило габариты и вес, увеличило ток отдачи, и снизило выкипание воды из электролита, сделав аккумуляторы необслуживаемыми. И как бы там ни было, если вдруг кому-то захочется поменять штатную 55-ку на 72-ку, то можно это делать совершенно безболезненно – генератор прекрасно справится.

Всем удачных пусков и долгоживущих аккумуляторов!

UPD: #comment_160998636

Чтобы не отнимать время у членов ЛЛ, отвечаю сразу: нет, не зависит. Но дьявол как всегда кроется в деталях. Вообще говоря, жизненный опыт подсказывает нам, что тяжёлые предметы разогнать и остановить куда тяжелее, чем лёгкие. И вообще, если одновременно бросить камень и пёрышко, то камень приземлится на землю первым. Что же ты нам, ТС, втираешь? А мне сказать нечего – да, камень приземлится раньше пера. Это очевидно. Но только пока мы находимся в воздушном пространстве. Вспомните-ка опыт, который наверняка показывали в школе: в длинной стеклянной колбе находятся пёрышко и камушек. Пока колба заполнена воздухом, камень падает на дно колбы гораздо быстрее пера. Но стоит откачать воздух, как рвутся все наши шаблоны: перо и камень приземляются одновременно.

Ладно, ладно! Дураку понятно, что тут виной сопротивление воздуха. Но ведь всё равно камень же тяжелее пёрышка! Земля притягивает камень сильнее, чем перо. И с этим утверждением тоже трудно поспорить. Тогда какого чёрта они в вакууме падают одновременно? Масса-то у них разная! И вот тут нужно сделать одно важное отступление. Вообще говоря, в физике различают инертную массу и гравитационную. Так уж было угодно демиургам нашей вселенной, что они в точности совпадают, поэтому в жизни мы не делаем различия между этими видами масс. Килограмм – он и в Африке килограмм. Однако, различие заключается в проявлении этих масс. Инертная масса показывает, насколько тяжело вывести тело из состояния покоя (или равномерного прямолинейного движения, что в сущности, по заветам первого закона Ньютона, одно и то же). Представьте себе тяжёлый маятник, подвешенный на длинной нитке. Масса его, допустим, 1 тонна. Сможете ли вы раскачать его? Скорее всего да, но это будет очень тяжело и долго. Точно так же трудно будет вам и остановить такой маятник, если он будет раскачиваться. Вот она – инертная масса.

С гравитационной массой всё немного проще. Именно она определяет то, с какой силой все тела притягиваются к Земле (ну а в общем случае то, как сильно тянутся друг к другу любые два тела в пространстве). И если 1000-килограммовый маятник вы хоть и с трудом, но сдвинуть в воздухе сможете, то приподнять его даже на миллиметр не сможет никто. Даже втроём. Забавно, что окажись этот маятник на Луне, то три человека его вполне бы подняли. А вот раскачать этот маятник было бы точно так же тяжело, как и на Земле. И даже на борту МКС. Инертная сущность массы проявляется в том, что чем она больше, тем тяжелее ей придать какое-то ускорение. А гравитационное проявление массы связано с массой второго тела, к которому она притягивается (но поскольку 99,9999999% людей живут на Земле, то мы волей-неволей считаем вторым телом нашу hjlye. планету, и даже ввели константу g - ускорение свободного падения на Земле, с помощью которой отождествляем МАССУ тела и СИЛУ, с которой оно притягивается к Земле). Надеюсь, с видами масс разобрались.

Вернемся к камню и пёрышку. Почему же в вакууме они падают одновременно? А потому, что насколько сильнее камень притягивается к Земле, нежели пёрышко, настолько же тяжело ему сдвинуться из состояния покоя. Допустим, камень весит 100 грамм, а перо – 1 грамм. Чтобы разогнать более тяжёлый и инертный камень, нужна сила в 100 раз бОльшая, чем для пера. Но, с другой стороны, камень в 100 раз сильнее притягивается к Земле, нежели пёрышко. И вот оно – наглядное подтверждение равенства инертной и гравитационной массы тела.

Ну что за нудятина? И при чём тут торможение вообще? Где сравнение КамАЗа и легковушки? Спокойно! Сейчас всё будет!

Итак, на картинке у нас два автомобиля: первый давит на опору всеми своими 10 000 килограммами, а второй только 1 000 кг. При этом опора (дорога, асфальт) по третьему закону Ньютона отвечает автомобилям с точно такой же силой N, но направленной в противоположную сторону, т.е. вверх. Представим, что оба движутся с одинаковой скоростью V, например, 72 километра в час, что равняется 20 метрам в секунду. Едут они по одной и той же дороге. Дорога идеально ровная, сухой асфальт. И вот в один и тот же момент они резко бьют по тормозам, колёса идут юзом, и автомобили останавливаются. Давайте разбираться, что же при этом происходит.

Как мы помним из нашей любимой физики, движущееся тело обладает кинетической энергией. Численно она равна половине произведения массы на квадрат скорости (в коментах напишите, кто при встрече с бетонной стеной ухандокается сильнее: 1000-килограммовый седан на скорости 110 км/ч или же 2-тонный внедорожник на 75 км/ч?). А у остановившегося автомобиля кинетической энергии нет, ибо скорость нулевая. Но мы же помним, что энергия просто так никуда не пропадает, она лишь переходит из одного вида в другой. Куда же перешла вся кинетическая энергия при торможении? А перешла она в тепловую – асфальт и шины тупо нагрелись. И заставила их нагреться сила трения Fтр. При этом, до момента торможения автомобиль проходит какой-то путь S. Таким образом, сила трения (которая зависит от массы m, ускорения свободного падения g и коэффициента трения µ) совершает работу по остановке автомобиля, равную произведению силы трения на это расстояние. И, поскольку вся кинетическая энергия пошла на работу по нагреву шин и асфальта, мы их тупо приравниваем:

Как нетрудно заметить, в третьей строке у нас сократились массы в левой и правой части. Физический смысл такого сокращения описан выше – это эквивалентность инертной (в левой части) и гравитационной (в правой) масс. Чем сильнее разогнать массивное инертное тело, тем неохотнее оно будет останавливаться. С другой стороны, чем больше масса тела, тем сильнее оно прижимается к Земле, тем выше сила трения, которая тормозит эту массу. Таким образом, тормозной путь автомобиля зависит только от скорости и коэффициента трения µ.

НО! Всё вышесказанное справедливо только при условии, что дорога идеально ровная, и все колёса обоих сравниваемых автомобилей тормозят юзом. Впрочем, пока что информации хватит. Если тема покажется интересной, то обо всех этих нюансах и об отличиях теории от реалий поговорим в следующий раз.

Только закончил первые 4 поста про теоретическую основу тормозных систем грузовых автомобилей, как на глаза попадается этот пост. И уже не первый раз замечаю комментарии типа «а почему же он ручником не воспользовался» или «можно же было двигателем тормозить». Зажигание даже предлагали выключить. В общем, логично и своевременно будет рассказать о том, как и почему многотонные грузовики остаются без тормозов.

Скажу честно: лично мне трудно представить ситуацию, когда еще секунду назад всё было прекрасно, и тормоза отлично работали. А уже через мгновение ты летишь неуправляемым снарядом под гору и думаешь «что же могло пойти не так?». Не бывает такого. Вообще же причина тут одна, и она глобальная – это раздолбайство. Обыкновенное человеческое раздолбайство. Раздолбаи привыкли ездить на такой технике. Ещё поездит. Вчера вроде нормально было, и завтра, авось, тоже нормально будет.

Технические проблемы являются уже следствием этого раздолбайства. Вообще говоря, рабочая тормозная система довольно успешно справляется со своей задачей, если не требовать от неё слишком много и изредка следить за ней. И даже на стареньком КамАЗе не так уж и трудно поддерживать исправность тормозов. Потому что резко и внезапно ломаться в такой системе особо нечему. Бывает, что на машине или прицепе жуткая и катастрофическая утечка воздуха. И не заметить её просто нереально. Об этом в буквальном смысле будут кричать все шланги, трубки и краны. Все манометры и лампочки дадут понять, что воздуха мало. Компрессор в одночасье тоже не умирает. Он в течение долгого времени работает, но с уменьшенной производительностью. В любом случае, это обязательно скажется на эффективности торможения. И если ты вчера, оставляя машину в гараже, знал, что тормоза хреновенькие, то вряд ли завтра они чудом станут нормальными.

Ну а вторая техническая проблема является самой распространённой: это стёртые вусмерть колодки. Стираются они от перегруза и от слишком частого их использования. Наездники стесняются притормаживать ПЕРЕД спуском и игнорируют пользование горным тормозом. Да и не работает он на технике таких горе-наездников. Ну и плевать, впрочем. Новую современную технику жадные хозяева не закупают. Машина ездит? Ездит! А как она ездит, и как она будет тормозить – плевать. В тюрьму сажать в конечном итоге всё равно будут водителя. Который почему-то упорно не слышал, что колодки свистят и воют. Не чувствовал, что эффективность тормозов ну просто никакая. Не видел, что в зазор между колодкой и барабаном запросто влезет кулак, вместо положенного 3-миллиметровго щупа. Не понимал, что иногда надо бы и трещётки подвести...

Закономерным итогом такого отношения к тормозным колодкам является их молниеносный износ. Причём, растёт он экспоненциально: чем хуже торможение, тем сильнее водитель жмёт на педаль, колодки сильнее нагреваются, и изнашиваются ещё быстрее.

И вот наступает момент Х, когда предел достигнут. Кое-как ты на предыдущем спуске еще дотормаживал. А вот сейчас… что-то…. как-то… Ну последствия вы и так видели, благо на Пикабу таких постов хватает.

Теперь что касается упомянутых в начале комментариев людей. Общее недоумение их понятно. Но поверьте – когда наездник в течение длительного времени в упор не видел проблем с тормозами, то на роковом спуске он действительно уже ничего не может сделать. И все многочисленные тормозные системы грузовика (а их несколько) либо не работают по причине раздолбайства, либо бессильны. Опять же по причине раздолбайства и преступной самоуверенности.

Торможение двигателем (даже с применением горного тормоза, который у старых КамАЗов никогда не работает) это лишь дополнительный помощник для обычного штатного торможения. Оно помогает уменьшить перегрев и износ колодок на затяжных спусках или же при неспешном подъезде к светофору. Дело в том, что это торможение работает только на ведущих осях. У 3-осного КамАЗа-зерновоза с 2-осным прицепом это лишь две оси из пяти. Да и усилие такого вида торможения крайне невелико. Даже если каким-то чудом на летящем под гору многотонном снаряде воткнуть первую передачу, то скорее всего просто заблокируются ведущие оси. И многотонный снаряд станет до кучи ещё и неуправляемым.

Еще один распространённый миф – это в экстренной ситуации дёрнуть «ручник». И автомобиль встанет как вкопанный. Нет, друзья. Если рабочей тормозной системой остановить бешеный автопоезд не удаётся, то стояночный тормоз не сможет сделать это и подавно. Как я уже выше писал, то скорее всего в такой ситуации просто стираются колодки. Даже если эти колодки к барабану будет прижимать не воздух, а пружина, то какой в этом смысл, если как таковых колодок уже нет, и металл тормозит по металлу? К тому же «ручник» имеет меньшее прижимающее усилие, чем рабочие тормоза. И действует он только на тех осях, где стоят не просто тормозные камеры, а энергоаккумуляторы. Опять же, на зерновозе с мазовским или сзаповским прицепом, это будет лишь две (в лучшем случае три) оси из пяти.

Что касается ретардера, то грузовик с таким устройством сам по себе будет не дешёвым. И вряд ли на него посадят конченного раздолбая, который будет его игнорировать, стирать колодки в ноль, а потом вдруг вспомнит про него (но будет уже поздно). Да и – опять же – не сможет ретардер остановить многотонный снаряд, летящий вниз. Он, как и горный тормоз, притормаживает только ведущие колёса. И его возможности не безграничны.

Резюмирую вышесказанное: в 90% случаях перегруженный автопоезд остаётся без тормозов из-за стёртых колодок. А стираются они исключительно по раздолбайству. Сами же причины этого раздолбайства лежат в плоскости политики, экономики и теории человеческого пофигизма. Поэтому их я не затрагиваю. Как с этим бороться? Я не знаю. Что делать, если ты видишь летящий на тебя КамАЗ? Беги, уезжай, отлетай от него подальше в сторону. Можно ли остановить такую многотонную дуру? Если ты смелый, ловкий и умелый, то можно попробовать.

Всем удачи на дорогах, и всегда исправных вам тормозов!

Прошу простыню перед моими подписчиками – занят был. Теперь вот часик выдался свободный, продолжаю пилить ликбезы о том, как ездят и тормозят всякие камазы и прочие фуры. Надеюсь, вы разобрались с тем, как работает основная и стояночная тормозная система. Кто не понял, тот поймёт то вот вам в двух словах главная идея современных грузовиков: автомобиль должен быть по умолчанию заторможен. По умолчанию – это значит на стоянке, когда у него вышел воздух, или же в аварийной ситуации, когда воздух по каким-то причинам резко кончился. В этом случае срабатывают пружины, и затормаживают колёса грузовика. А чтобы поехать, нужно накачать запас этого воздуха. Во-первых, чтобы пружинные энергоаккумуляторы отпустили тормоза, во-вторых, чтобы было, собственно, чем тормозить.

Именно это свойство – срабатывать в момент, когда кончился воздух – позволяет стояночной тормозной системе совмещать функции аварийной. Однако в случае экстренного торможения дёргать ручник малоэффективно. В таком случае лучше всего будет тупо нажать педаль тормоза «в пол» - все колёса будут затормаживаться максимальным давлением воздуха, а АБС не даст им заблокироваться.

Понятно, что экстренно тормозить приходится очень редко. Чаще всего используется обычное штатное притормаживание. Да вот беда – огромную массу затормозить довольно сложно в том плане, что это всегда большой износ тормозных колодок. В некоторых случаях, например, на затяжных спусках и в горах можно дотормозиться до того, что колодки попросту сотрутся полностью. Чтобы не допустить такой ситуации, инженеры и придумали «горный тормоз». Классический горный тормоз представляет собой заслонку в выхлопной трубе, которая по команде водителя перекрывается. В этом случае двигателю попросту некуда эти выхлопные газы сбрасывать, и он начинает работать как компрессор. Представьте, что вы сделали вдох, а потом попытались сделать выдох, закрыв рот и нос – выдохнуть будет тяжело. Точно также и двигатель будет создавать большое сопротивление вращению коленвала.

Очень важный момент: для работы горного тормоза автомобиль должен ехать на какой-нибудь передаче, т.е. коленвал обязательно должен быть соединён с ведущими колёсами. Кроме того, в момент включения горного тормоза прекращается подача топлива в двигатель. Т.е. он в этот момент работает именно как компрессор, а энергию для сжатия воздуха он берёт с ведущих колёс. По сути, кинетическая энергия движения грузовика переводится в энергию тепла сжимаемого в двигателе воздуха. Следует различать просто торможение двигателем и торможение с помощью горного тормоза. Просто отпустив педаль газа, и двигаясь на включенной передаче, тормозной момент в двигателе создаётся только для такта сжатия. А в случае применения заслонки горного тормоза, с ведущих колёс также снимается энергия ещё и на сжатие воздуха в момент такта выпуска.

Но, надо честно признаться, горный тормоз очень слабенький по сравнению с рабочей тормозной системой. Он служит только для помощи при торможении и на не очень крутых спусках. Кстати, а какова же его реальная мощность? Оказывается, она пропорциональна оборотам двигателя. Ну это и логично – чем больше раз за минуту ты сжимаешь воздух, тем больше в единицу времени отнимаешь кинетической энергии у автомобиля, тем эффективнее торможение. Как правило, на тахометре автомобиля жёлтым сектором выделен диапазон максимальной эффективности горного тормоза (примерно от 1500 до 2200 оборотов в минуту). Именно в этом диапазоне надо держать обороты двигателя, переключая передачи в зависимости от скорости. Активируется горный тормоз чаще всего подрулевым рычажком. При этом можно выбрать степень тормозного усилия. У современных грузовиков помимо заслонки в выхлопной системе стоит ещё и специальный клапан в цилиндре двигателя, который ещё сильнее увеличивает эффективность торможения в такте сжатия.

Следующим этапом в развитии стал трансмиссионный тормоз или ретардер. По сути он представляет собой герметичную коробочку, сквозь которую проходит карданный вал (да да, дорогие умники, я знаю, что это не так, но для понимания принципа работы это не столь важно).На этом карданном валу сидит по сути гребной винт. И напротив этого винта на противоположной стороне корпуса ретардера установлены обратные лопасти. Когда автомобиль движется, то пространство внутри ретардера заполнено воздухом, и гребной винт не встречает, по сути, никакого сопротивления.

Когда требуется притормозить, то всё пространство тут же заполняется маслом. Будучи густой жидкостью, масло создаёт большое сопротивление для вращения этого гребного винта. Этому же способствуют и лопасти на корпусе. Винту тяжело вращаться в такой густой среде, поэтому он будет через карданный вал притормаживать и ведущие колёса. Куда же девается кинетическая энергия, отобранная в процессе торможения? А она идёт на нагрев того самого масла, поэтому это тепло отводится к штатному радиатору через теплообменник, или же в свой масляный радиатор. В целом такая конструкция сильно похожа на гидротрансформатор автоматической коробки передач. Только если там свойство вязкости масла использовалось для передачи крутящего момента на ведущие колёса от двигателя, то в ретардере такое свойство используется наоборот, для снятия крутящего момента с ведущих колёс и преобразования его в тепло.

В отличие от горного тормоза, где торможение достигалось сжатием воздуха, в ретардере по сути «сжимается» масло, поэтому его эффективность гораздо выше.

Но несмотря на всё, горный тормоз и ретардер не сравнятся по эффективности с рабочими тормозами. Дело в том, что это они в силу конструкции притормаживают только ведущие колёса. А это у современной еврофуры лишь одна ось из пяти и, по сути, пятая часть возможного максимального эффекта. Кроме того, ретардер и горный горный тормоз нужно с осторожностью применять в крутых поворотах и на скользкой дороге. Дело в том, что они могут почти заблокировать колёса ведущей оси, что приведёт к потере управления и даже может сложить автопоезд - тягач вроде как тормозит, а прицеп не тормозит, и будет пытаться его "обогнать". При этом система АБС тут никак не поможет, поскольку АБС управляет воздухом, а на механическую связь между ведущими колёсами и ретардером/двигателем повлиять никак не может.

Но в любом случае, сами автопроизводители советуют как можно чаще пользоваться именно вспомогательными системами, потому что это очень сильно повышает ресурс рабочей тормозной системы, а именно тормозных колодок. О том, что будет, если стереть колодки в ноль, и как остаться без тормозов, поговорим в следующем посте.

В предыдущих постах мы разобрали общее устройство тормозной системы тягача и прицепа. В двух словах самый общий принцип можно сформулировать так: чтобы затормозить, нужно подать на тормозные камеры воздух под давлением. Но у такой схемы есть два очень существенных недостатка. Во-первых, если по каким-то причинам в процессе движения заканчивался воздух (сдох компрессор, лопнула трубка или шланг, истощился запас воздуха в ресиверах от слишком частого торможения и т.д.), то автомобиль оставался фактически без тормозов. Во-вторых, при длительной стоянке рано или поздно воздух тоже выходил через неплотности системы, тормоза «заканчивались», и автомобиль мог самопроизвольно покатиться с места стоянки.

Перед инженерами встала задача придумать аварийную и стояночную тормозную систему. Причём так, чтобы обойтись без существенных переделок действующей схемы. На помощь пришла старая добрая пружина. Идея заключается в следующем: когда в системе есть воздух, то он своим давлением сжимает пружину, и она растормаживает колёса, при этом, никак не мешая рабочей тормозной камере. Но если воздух вдруг заканчивается, то он перестает давить на пружину. Пружина, соответственно, разжимается и принудительно затормаживает колёса. Т.е. этот механизм накапливает, аккумулирует в себе энергию сжатой пружины. Соответственно, назвали его ПРУЖИННЫМ ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРОМ. Ну, или просто «энергач».

Вот таким макаром и реализована в современных грузовых автомобилях и автобусах стояночная тормозная система. Она же является и аварийной. Водитель, дёргая рычаг «ручника», просто выпускает воздух из энергоаккумуляторов. А большая и мощная пружина, больше не сжимаемая воздухом, затормаживает колёса. То же самое происходит и в случае, когда воздух в системе заканчивается по не зависящим от водителя причинам.

Энергоаккумулятор представляет собой дополнение к обычной рабочей тормозной камере, только чуть большего размера. Устроен он как-то так:

Картинка очень похожа на устройство обычной тормозной камеры, только справа добавился тот самый энергоаккумулятор. На картинке показана ситуация, когда автомобиль стоит на стоянке – на педаль тормоза никто не давит, давление в полости рабочей тормозной камеры равно нулю. Рычаг стояночного тормоза соединил полость энергоаккумулятора с атмосферой, поэтому давление там тоже равно нулю. Жёлтая пружина при этом, не испытывая давления воздуха, давит на красную диафрагму со штоком. Этот шток давит на шток рабочей тормозной камеры, и колесо заторможено.

Теперь представим, что водитель запустил двигатель, и выключил стояночный тормоз. Но сразу он тронуться не может – пружина энергоаккумулятора сжимается только при определенном давлении. Оно составляет 5-7 атм. на разных автомобилях. То есть, пока в ресиверах не наберётся достаточно воздуха под этим минимальным давлением, автомобиль будет заторможен стояночным тормозом. Поэтому для старта автомобилю с энергоаккумуляторами нужно «накачать воздух». Именно в этом состоит отличие современных автомобилей от старых или же от машин с пневмогидравлической системой (например, УРАЛ) – в них отсутствие воздуха не является препятствием для движения. Правда, и тормозить будет нечем. Поэтому такие системы менее надёжны.

Итак, система заполнилась воздухом до минимального давления. Рычаг стояночного тормоза уже находится в положении, когда полость энергоаккумулятора соединена с ресивером (машина «снята с ручника»). И по достижению минимального давления (5-7 атм), пружина энергоаккумулятора сжимается, растормаживая колёса:

Такое состояние энергоаккумулятора будет рабочим. Т.е. пока водитель принудительно не выпустит воздух из камеры энергоаккумулятора, дёрнув за «ручник», или же пока в системе будет минимальное давление (5-7 атм), пружина энергоаккумулятор будет находится «во взведённом» состоянии. Кончился воздух в системе, или автомобиль поставили на стояночный тормоз – пружина разжимается, и колёса затормаживаются.

Пока энергоаккумулятор находится в «заряженном» состоянии, он никоим образом не мешает тормозной камере выполнять свою функцию рабочей тормозной системы:

А теперь, когда более-менее стал ясен принцип работы стояночной/аварийной тормозной системы, я попробую объяснить, почему же дёрнуть ручник в ситуации экстренного торможения будет плохой идеей. Дело в том, что энергоаккумуляторы устанавливаются не на все колёса автомобиля и прицепа. передняя ось автомобиля практически всегда оборудована простыми тормозными камерами. Также практически никогда не оборудуют энергоаккумуляторами оси передней тележки прицепа. Короче говоря, дёрнув ручник, вы затормаживаете далеко не все колёса, в отличие от нажатия на педаль тормоза.

Далее. Как многие заметили, усилие пружины (если выражать его в единицах давления) не превышает 5-7 атм. А рабочее давление априори больше, и составляет 8-11 атм. Соответственно, эффективность рабочей тормозной системы гораздо выше, нежели у стояночной.

Ну и третий момент. Особенно он актуален для старых автомобилей без АБС или с АБС первых поколений. Дело в том, что резко выпуская воздух из «энергачей», вы запросто можете заблокировать колёса. А на скользкой или мокрой дороге это путь к беде. Короче говоря, на современном автомобиле с АБС в экстренной ситуации самым лучшим вариантом будет тупо утопить педаль тормоза в пол. Максимальное давление пойдёт на все колёса автопоезда, а система АБС и прочие электронные системы не дадут заблокироваться колёсам и не допустят заноса/складывания прицепа.

Постарался разжевать как смог. Но если остались вопросы – задавайте.