Много силы из ничего: как работает вакуумный усилитель тормозов и как его проверить
Сейчас, в эпоху сложных электронных систем, помогающих водителю управлять автомобилем, вакуумным усилителем тормозов (он же ВУТ) никого не удивить. Машины с ВУТ появились несколько десятков лет назад, и сейчас усилитель кажется каким-то совсем простым и даже слишком примитивным устройством. Но при этом не все знают, как он работает, хотя наверняка и слышали что-то про какие-то мембраны и разрежение в коллекторе. Сегодня предлагаем освежить эти знания: ВУТ есть в каждом автомобиле, и понимать принцип его работы и основные приёмы диагностики полезно и сегодня.
Не всем и не сразу
Вакуумный усилитель появился в автомобилях не по блажи производителей, партии «зелёных» или под воздействием потусторонних сил. В результате развития автомобилей и роста их мощности, скорости и массы постоянно росли и требования к тормозам. Первые ленточные тормозные механизмы открытого типа (как на Studebaker Standard Six 1924 года, например) быстро стали недостаточно эффективными, и на смену им пришли уже более привычные нам барабанные тормоза с колодками. Конечно, в них не было ни механизма самоподвода колодок, ни даже гидравлического привода: только тросы или тяги (как у нашей «эмки»). Потом появились гидравлические тормоза. Они были простенькими, одноконтурными, но всё же работали эффективнее механических. И следующим этапом их развития наравне с разделением на два контура стало появление усилителя.
Справедливости ради надо отметить, что первый автомобиль с усилителем тормозов появился ещё в 1928 году, и это был Pierce-Arrow. Разумеется, ни о какой массовости этого устройства речи не шло, и вплоть до 1970-х вакуумный или гидровакуумный (как на нашем ГАЗ-24) усилитель оставался предметом роскоши в оснащении дорогих автомобилей.
Pierce-Arrow Model 36 ‘1928.
В СССР первые ВУТ появились на рубеже 60-70-х. Первенцами отечественного автопрома с усилителем тормозов стали ГАЗ-24 с гидровакуумным усилителем (1970 г), ВАЗ-2103 (1972 г), АЗЛК-2140 (1976 г). И, несмотря на то, что сам по себе вакуумный усилитель – штука неплохая и даже весьма полезная, полюбили его тогда не все. Почему? Ответ будет чуть ниже.
ГАЗ-24 «Волга». Фото
ВАЗ-2103 «Жигули». Фото
Москвич-1500 (АЗЛК-2140) Почти гениально
Если разобраться в принципиальной схеме работы «вакуумника», можно испытать небольшой восторг от технического изящества конструкции. Но это – если не слишком сильно углубляться, потому что на самом деле ВУТ устроен не настолько просто, чтобы считать его абсолютно гениальным. Однако сама идея взять силу из пустоты, причём получить её совершенно бесплатно, – это красиво.
Итак, как это устроено? Нажатием педали тормоза требуется передвинуть шток главного тормозного цилиндра, который погонит тормозную жидкость по магистрали до рабочих цилиндров, прижимающих колодки к диску или барабану. Всё хорошо, но для того, чтобы прижать колодки достаточно сильно, придётся так же сильно давить ногой на педаль. А это не слишком приятно. Требовалось придумать устройство, которое будет усиливать давление от педали на шток, причём делать это нелинейно: чем сильнее водитель давит на тормоз, тем активнее усилитель должен ему помогать. А если водитель не давит на тормоз, то и усилитель работать не должен – иначе он будет тормозить сам, а этого допускать нельзя.
В качестве источника энергии для работы усилителя решили использовать разницу давлений внутри впускного коллектора и вне его, в атмосфере. Внутри коллектора существует разрежение, поэтому, если сделать устройство, в одной половине которого будет сохраняться атмосферное давление (атмосферная полость), в другой – пониженное за счёт разрежения в коллекторе (вакуумная полость), а к подвижной мембране между этими половинками приделать шток ГТЦ, этот шток будет стремиться двигаться в сторону полости с низким давлением. Остаётся только поставить возвратную пружинку, которая будет возвращать мембрану на место, когда водитель отпустит педаль тормоза, и всё – усилитель готов. Но это не совсем так, потому что такой усилитель будет стремиться передвигать шток сразу после пуска двигателя, притормаживая колёса. А это, как мы уже говорили, неправильно. Значит, кое-что придётся усложнить.
Делу может помочь система из двух клапанов, один из которых установлен в атмосферной полости и по умолчанию закрыт, а второй установлен на мембране и по умолчанию открыт. После запуска двигателя в коллекторе появляется разрежение, в вакуумной части давление тоже падает, но клапан в мембране открыт. А это означает, что вакуумная полость начнёт засасывать в себя воздух из атмосферной полости. И так как клапан атмосферной полости по умолчанию закрыт, в обеих полостях установится одинаковое пониженное давление. Другими словами, усилитель в этот момент не работает: нет разницы давлений – нет и силы, которая двигала бы мембрану со штоком. То есть, первую проблему решили: сам по себе усилитель не тормозит.
Москвич-1500 (АЗЛК-2140)
Зато если нажать на педаль тормоза, шток перекроет клапан на мембране и откроет клапан атмосферной полости. Сразу же возникнет разница давлений, и мембрана будет двигать шток с минимальным участием водителя. Вроде бы это как раз то, чего и требовалось добиться от усилителя. Но опять нет! Потому что на самом деле резко возникающая разница в давлениях включит усилитель практически мгновенно и на полную силу. И в итоге получится не эффективное, но плавное торможение, а экстренное торможение в пол. Жаль, но придётся усложнять систему дальше.
Основное усложнение коснулось клапанов. Их объединили в отдельный узел под названием следящий клапан. По сути, следящий клапан так и остался узлом с двумя клапанами, но их «научили» работать более слаженно и с чувством меры: не в режиме открыто/закрыто, а с постепенным изменением пропускной способности. Таким образом, удалось реализовать возможность дозировать усилие сжатия колодок педалью. Но совсем простым устройством вакуумный усилитель после всего этого уже не кажется.
Размеры и не только
Несмотря на изящность и красоту конструкции, вакуумный усилитель – не такой безгрешный парень, каким может показаться. Наверняка многие обращали внимание на то, что под капотом почти любой машины ВУТ заметен сразу – он занимает много места. И это один из его существенных недостатков, продиктованный принципом его работы: мембрана маленького диаметра не способна создать достаточно усиления, поэтому весь ВУТ приходится делать достаточно большим. И чем он мощнее – тем больше места занимает под капотом. Ну или приходится увеличивать число камер, а это тоже приводит к росту размеров усилителя. Увы, маленький ВУТ работать эффективно не сможет.
Mercedes-Benz E 430 4MATIC (W210).
Второй недостаток проявился с ростом количества турбированных двигателей. У них, как и у дизелей, разрежение во впускном коллекторе слишком незначительное, и использовать его для работы ВУТ невозможно. Поэтому инженерам пришлось изобрести ещё одну штуку – вакуумный насос, который создаёт разрежение искусственно. Само собой, такой насос используется и в электромобилях, в которых впускного коллектора нет в принципе. Вопрос с разрежением использование насоса решило, но идея взять энергию для работы усилителя в буквальном смысле из пустоты на этом закончилась. А одной проблемой стало больше: при отказе этого насоса ВУТ работать перестаёт.
Ну а теперь вернёмся к тому вопросу, который подняли выше: чем ВУТ не угодил советским водителям? Не угодил он им тем, что слишком легко терял герметичность. И ладно бы, если он просто переставал работать (в конце концов, педаль тормоза можно надавить и без его помощи). Хуже, что часто ВУТ пытался заглушить ещё и двигатель. Причина кроется в том самом разрежении во впуске. Если следящий клапан начнёт пропускать воздух в вакуумную полость, начнётся подсос воздуха. То же самое будет и при повреждении мембраны усилителя. А так как качество материалов и сборки усилителя в СССР было не самым высоким, происходило такое часто. Верный признак неисправности «вакуумника» – попытка машины заглохнуть в момент торможения. И этот признак раньше был хорошо знаком многим автолюбителям.
ВАЗ-2108 «Спутник».
Разумеется, сильные и технически грамотные советские водители с этим безобразием мириться не хотели. Новые детали достать было сложно, поэтому шли простым путём: «вакуумник» глушили. Снимали вакуумную трубку с впускного коллектора, закручивали в неё подходящий по диаметру болт, и вуаля! – проблема решена. Можно тормозить смело – обороты на просядут, мотор не заглохнет. Ну а что не работает ВУТ, так это пустяк: не жили хорошо – нечего и привыкать.
Как проверить?
Современные вакуумные усилители намного более надёжные и ресурсные, чем были лет 25 назад: сейчас и материалы используют другие, и технологии изготовления более точные. И всё же иногда ломаются и новые усилители. Как в этом случае можно проверить работоспособность «вакуумника»?
Lada Niva Travel. Фото: Лаборатория Скорости
Все варианты проверки ВУТ можно условно разделить на две категории в зависимости от автомобиля: старые и новые. Новые предполагают подключение сканера и как минимум проверку ошибок вакуумной системы усилителя тормозов. Если есть ошибка p1479, то, скорее всего, где-то есть подсос воздуха вследствие разгерметизации системы. И ещё можно посмотреть данные датчика разрежения, который установлен на многих современных автомобилях. Конечно, всё это проще сделать в сервисе, поэтому перейдём к более простым способам, старым, но до сих пор результативным.
Сначала есть смысл послушать, не издаёт ли ВУТ странные шипящие или свистящие звуки. Сажаем кого-нибудь за руль, запускаем двигатель и просим давить на тормоз. И слушаем у открытого капота. Есть шипение – есть подсос воздуха.
Фото: kirill_grekov
Второй способ сводится к проверке наличия вакуума. При заглушенном моторе нажимаем несколько раз на педаль тормоза и, не отпуская её, запускаем двигатель. Если после пуска мотора педаль стала опускаться ещё ниже, всё в порядке – вакуум создаётся. Если она осталась неподвижной, его нет. То есть, что-то неисправно: может быть, вакуумный насос (если он есть), может быть, появилась утечка воздуха в патрубках или внутри самого усилителя. В любом случае проблема с ним определённо существует.
Третий способ самый простой. На заведённой машине выжимаем тормоз в пол, глушим двигатель и отпускаем педаль. Если после этого она сразу начинает ползти наверх, есть какая-то проблема, вследствие которой воздух попадает внутрь вакуумной полости.
К сожалению, самостоятельно копаться дальше – занятие бессмысленное. Ремонт усилителя даже в сервисах часто не приносит удовлетворительного результата, а уж его починка на коленке – это совсем бесполезный процесс. Однако и сразу бежать за новым ВУТ не надо: возможно, дело не в нём, а в вакуумном патрубке, и ремонт требуется совсем копеечный. Если под рукой есть исправный ВУТ (что вряд ли вероятно), можно попробовать его переставить и посмотреть, что получится. Возможно, дело именно в нём, и тогда действительно лучше купить новый усилитель и забыть о проблеме. Но, скорее всего, нужного усилителя для проверки под рукой не окажется, и в любом случае придётся ехать в сервис. Хорошо, что требуется такое очень редко: ВУТ стал одновременно сложнее, но надёжнее. Удивительно, но факт.
ЛуАЗ. Решаем проблемы новой жизни (и приобретаем очередные)
Я продолжаю серию постов про ЛуАЗ.
Не хотел пилить вдогон второй пост так быстро, однако контента в закромах у меня еще немного завалялось, а ждущих продолжения очень много.
Начнем с пары вопросов.
Собственно, некоторым было непонятно, почему с двигателем случилось такое:
Тут все просто. Масляное голодание, ярко выраженное на второй шатунной шейке коленвала. Это вызвало сначала задиры, потом тепловой прихват, проворот вкладыша, клин и наконец обрыв шатуна. Далее все это просто перемолотило как в мясорубке и ситуация усугубилась. Еще несколько секунд работы и мы должны были увидеть так называемый кулак дружбы.
Откуда масляное голодание? Общая изношенность двигателя, давление в масляной системе упало до критического. Ну и скорее всего это усугубилось забитыми масляными каналами, мы видим по отложениям, что двигатель питался минералкой, которую и менять то не любили. Датчик давления масла не работал.
Почему я его купил? Ну, мне изначально был нужен не только двигатель, а и много всякого сопутствующего, поэтому я и брал авто целиком. Авто заводилось с полоборота, работало без посторонних шумов, не дымило, не троило. При покупке оттарабанило довольно долго. То, что не работает лампа давления я видел, но видно было, что никто сломанный датчик не менял давно, никто поддон не снимал много лет, в ГБЦ масло поступало - значит какое-никакое, а давление имеется. В общем, по всем признакам, доступным без дополнительного оборудования все было ОК. Ну вот так совпало, что движок сдох не у продавца, не у меня спустя полгода, а вот прямо сразу подо мной.
Разбирать заранее его не было смысла - капиталить это я все-равно не буду, так как капиталка выйдет по цене как два крепких таких же мотора.
Девятка по деньгам все-равно практически отбилась, проблем нет.
Второй частый вопрос, который было бы неплохо вынести - почему такой двигатель.
Многие даже безапелляционно утверждают - говно. надо ставить дизель! (или не дизель, но что-то от тоеты, или от жигуля, или от мотоцикла!)
Да, дизель был бы тут поинтереснее, я с этим не спорю. Однако, есть пара НО.
Я не просто так бездумно поставил мотор от зубила, я сначала проанализировал то, что имеем.
Первое - сложность свапа. В продаже есть готовые переходные плиты под вазомоторы, и чуть более редкие - под двигатель ВАГ. Все что иногда всплывает остальное - экзотика. Доступа к станкам и мастерам у меня нет, чтобы изготавливать плиту самому. Так мы круг выбора ограничили.
Из всей этой тройки дизель есть только у ВАГ (мифический ВАЗ-341 не считаем). Довольно долгий мониторинг площадок показал, что старого живого дизеля найти будет сложно. Легче найти более современный дизель, но он уже требует электроники и прочей обвязки. Машин по цене, которую я готов отдать за донора тоже долго не попадалось.
Далее - я вообще не моторист, а в дизельном моторе не понимаю совсем нифига, даже не ездил ни разу. Ну, только на МТЗ-82. То есть своими силами будет гораздо труднее это все найти, наладить и запустить.
Далее - на самом деле очень мало ЛуАЗов, куда установили такие двигатели, а разбираться во всем самому сложно. Даже, казалось бы, давно изученные вдоль и поперек способы свапа тазомотора в ЛуАЗ имеют много нюансов и подводных камней. Не все так просто.
Так мы отсеяли ВАГ. И остается у нас выбор между зубильным и жигулевским мотором.
Жигомотор немного длиннее зубильного, что влечет проблему установки радиатора - он тупо не лезет перед двигателем без удлинения морды. Я такой вариант не рассматривал абсолютно, мне не нравится когда уродуют морды ЛуАЗам и получается что-то такое:
Знатоки скажут, что можно поставить радиатор сбоку, а я скажу, что там будет коробка воздушного фильтра (так как карбюратор к установке я не рассматриваю), да и как показала практика, у большинства при такой установке радиатора все-равно не хватает охлаждения, и начинают резать жабры в крыле и воздуховоды вместо фар ставить.
Второй момент - это сиська поддона на жигомоторе. Уж больно она выпирает. Знатоки скажут, что есть поддон и маслоприемник от москвича, но я им скажу, что это настолько нынче редкий и дорогой зверь, что ну его нахер.
Третий момент - инжекторных жигулей реально меньше, чем зубил. Выбор намного меньше.
Ну и наконец - ну вот не нравится мне жигомотор. Просто почему-то. Не могу объяснить. Мне кажется это самый веский аргумент при выборе - не хочу.
Достаточно я аргументировал свой выбор? Надеюсь вопрос закрыт.
И наконец утверждение, что у меня все порвется
Более скорый выход трансмиссии из строя конечно вероятен. Однако, я знаю как, в каких местах рвется ЛуАЗ и при каком воздействии. Я на нем не поеду тупо месить грязь "до талого". Я где ездил на нем до свапа, там и буду ездить после свапа, применяя знания о том, как рвется ЛуАЗ. На чуть более далекое будущее у меня в планах пониженные шестерни в колесных редукторах, но это будет потом. Редуктора и полуоси у меня в запасе есть, не переживайте. Да и где еще купить я знаю.
Короче, развалился мотор, я его выкинул в кучу металлолома и поехал за новым
Привез другой. Этот уже повеселее - взят у знакомого, так что история мотора известна и никто уж точно не обманывал. Лампа давления гаснет еще при прокрутке стартером, хон в цилиндрах есть, пробег чуть за 100, что для зубильного мотора в нормальных руках не пробег, а считай обкатка)
Короче, воткнул я его на место, начал изобретать охлаждение. Пока только по малому кругу для пробного выезда.
Радиатор подобрал от Нивы Шевроле, он там с ювелирным зазором уместился перед двигателем.
Первый выезд показал, что в сцепление я немного не попал и передачи включаются плохо. Будем снова скидывать мотор и подбирать положение выжимного подшипника.
Я снова не расстроился, ведь это просто рабочие моменты, это вполне ожидаемо.
Радиатор, кстати, становится вверх ногами, поэтому придется точить штуцер для пароотводящего шланга. Уже позвонил токарю, ждем.
Тот ЛуАЗ, с которого я начинал - наконец продан.
Вот еще в начале мая мы его эксплуатировали прям как надо:
Буквально пару дней назад его у меня забрали. Мой сзади, на прицепе.
А бежевый наконец выехал из гаража и занюхнул теплого майского солнца.
Кстати, вот колесики поменял, еще в конце зимы заказал из Уссурийска Comforser CF1100 в размере 175/80/14.
Размер такой выбрал, дабы не заниматься лифтом ЛуАЗа - пока не планирую, его высоты мне хватает, а лифт снова тянет за собой много нюансов. Это только у тех, кто сам такое не делал все просто.
Диски снял на разборке с какой-то древней Мазды, разболтовка от япошек подходит.
А еще один из пикабушников из Тверской области собрал комплект для установки рулевой рейки от Гольфа и предложил мне отдать его по себестоимости. Так мы наконец нашли повод съездить в сторону Ржева и в конце апреля посетили Ржевский Мемориал Советскому Солдату, куда никак не могли доехать с момента его открытия.
Рейку я даже не сфоткал, ведь сейчас совсем не до нее. Оставим на будущее.
Вот такой пост получился. Я все еще готов ответить на вопросы, но контента пока нет - заниматься ЛуАЗом получается только один день в неделю, поэтому много не сделаешь.
Спасибо за внимание и поддержку.
Реставрация фар. Как это работает?
Извините за вертикальное видео. Подскажите, пожалуйста, кто в теме, как это работает?
Продолжение поста "Как с помощью молотка, болвана и такой то матери сделать новую деталь для редкого автомобиля"
Добрый день! Сегодня предлагаю вам посмотреть видео с подробным показом всех работ, которые были описаны в прошлом посте: Как с помощью молотка, болвана и такой то матери сделать новую деталь для редкого автомобиля
Тут больше нюансов, больше информации для всех заинтересовавшихся ручным формованием металла. Приятного просмотра!