Тормозные системы

Тормозные системы. Готовим воздух
© Wabco
Использование пневматических систем в современных грузовых автомобилях постоянно растет,
что повышает требования к получению и обработке сжатого воздуха, добавляя уже существующим
конструкциям самые современные технические решения.
Системы торможения, пневматической подвески, поднятия осей или дверные приводы в автобусах —
вот далеко не полный перечень потребителей, использующих в качестве рабочего тела сжатый воздух,
который с точки зрения безопасности и экологичности должен отвечать жестким стандартам по
содержанию влаги, масляных паров и загрязнений. С увеличением общей потребности в сжатом воздухе
возникает проблема уменьшения энергетических затрат на его получение и обработку. Подстраиваясь
под современные требования, производители систем подготовки воздуха предлагают
усовершенствования, воплощенные в механике, пневматике и электронике.
© Wabco
Компрессор является первым и наиболее нагруженным элементом системы, поскольку именно он
сообщает рабочему телу необходимую энергию. Чаще всего агрегат приводится в действие
непосредственно шестернями распределительного механизма двигателя и смазывается маслом,
поступающим из картера под давлением. Блок и цилиндры охлаждаются воздухом, а головка
компрессора — охлаждающей жидкостью. Интенсивного охлаждения требует именно головка, поскольку
температура воздуха на выходе из компрессора составляет более 200 градусов. В зависимости от
оснащения, разным моделям грузовых автомобилей требуется разное количество сжатого воздуха.
Изготовитель транспортного средства выбирает производительность компрессора согласно
предписаниям правила №13 ЕЭК ООН, в котором определено максимально допустимое время
заполнения пневматической системы при работе двигателя на максимальных оборотах. В реальной
эксплуатации работа автомобильного компрессора должна быть разделена на фазу нагнетания и фазу
разгрузки, смена которых происходит по команде регулятора давления. На долговечность деталей
цилиндропоршневой группы компрессора большое влияние оказывает соотношение времени
нагруженного в процессе нагнетания в систему состояния к общему времени работы компрессора. По
результатам исследований, проведенных ведущими автомобильными компаниями совместно с фирмой
Knorr-Bremse, время нагруженного состояния компрессора не должно превышать 30–40%. Работа под
нагрузкой более 50% времени приводит к перегреву масла и цилиндропоршневой группы, что влечет за
1
собой повышенный износ рабочей кромки поршневых колец и стенки цилиндров. Следовательно, для
нормального функционирования наиболее нагруженного агрегата требуется исправность всей системы
и ее правильная регулировка. Последнее время активно внедряются новые технические решения,
позволяющие, к примеру, автоматически изменять уровень рабочего давления в системе, а
следовательно, и нагрузку на компрессор, в зависимости от условий работы транспортного средства.
Современный модельный ряд компрессоров компании Knorr-Bremse включает в себя 1- и 2цилиндровые агрегаты, имеющие прямой привод от силового агрегата. Диапазон рабочего объема
составляет от 20 до 720 м3, производительность — от 20 до 1000 л/мин, а энергопотребление — от 50
Вт до 10 кВт. Специалисты обращают особое внимание на двухцилиндровый вариант с фрикционной
муфтой, позволяющей отключать привод компрессора при наличии в системе рабочего давления и
отсутствии расхода. Помимо этого компрессоры оснащены уже зарекомендовавшей себя встроенной
системой энергосбережения, позволяющей сэкономить значительную часть потребляемой мощности в
фазе разгрузки. В этом случае нагрузка с компрессора снимается при активации особого механизма,
расположенного в головке и управляемого пневматическим сигналом от регулятора давления.
© Wabco
Конкурентными преимуществами нового поколения компрессоров Knorr-Bremse являются оптимальный
размер установки в сочетании с небольшим весом, низкая температура воздуха на выходе из
компрессора благодаря оптимизации конструкции системы жидкостного охлаждения головки под
названием «суперохлаждение», а также высокая производительность, меньший расход масла и
длительный период межсервисной работы. Два последних пункта отчасти достигаются благодаря
моноблочной конструкции блока цилиндров. Эта конструкция по сравнению со съемным цилиндром
характеризуется жесткостью и более равномерным температурным расширением, а значит, и более
равномерным износом трущейся парыгильза — поршень. Изучив проблему отсутствия качественных
компрессоров на российском рынке, компания Knorr- Bremse открыла на территории России, в Нижнем
Новгороде, подразделение по производству автомобильных компрессоров. Эти агрегаты предназначены
для установки на двигатели КамАЗ, ЯМЗ и ЗМЗ.
© Knorr-Bremse
Стоит упомянуть и продукцию известного конкурента, производителя пневматических систем —
компанию Wabco. Обратим внимание на одну из интересных новинок — двухступенчатый компрессор.
Ключевой смысл инновации — разделение процесса сжатия на две части с промежуточной фазой
2
охлаждения. Такой принцип работы обычно применяется в стационарных поршневых компрессорах.
Встретить новую модель компрессора можно на автомобилях DAF с двигателями Paccar MX. Очень
важно, чтобы перед поступлением в пневмосистему сжатый воздух, вырабатываемый компрессором,
был специально обработан. Процесс обработки состоит из следующих этапов: охлаждение, регулировка
давления, осушение, распределение и ограничение давления. Прибор для удаления влаги из воздуха
называется осушителем. Выведение водяных паров и различных загрязнений осуществляется с
помощью продувки сжатого воздуха через специальные гранулы, которые в состоянии впитывать
водяные пары. Состав, находящийся в сменном фильтрующем элементе, обладает ограниченной
водопоглощающей способностью и поэтому должен регенерировать через регулярные интервалы.
Регенерация производится с помощью потока сухого сжатого воздуха (взятого из системы или
накопленного в отдельном ресивере), направляемого в начале фазы разгрузки в обратную сторону —
через гранулят в атмосферу. Срок службы фильтрующего элемента осушителя зависит от регулярности
самоочистки, а необходимость в замене обычно определяется по избытку конденсата в ресиверах.
Последнее время в составе осушителя начал широко использоваться интегрированный регулятор
давления. Это позволило сократить количество пневматических шлангов и несколько увеличило
быстродействие регулятора. Осушитель воздуха с встроенным регулятором давления, производимый
компаниями Wabco и Knorr-Bremse можно встретить на большинстве моделей поставляемых в Россию
европейских грузовиков. Активно использует в своей продукции осушители Knorr-Bremse и российские
производители, в частности автобусный завод ПАЗ и автомобильный завод «Урал».
© Wabco
В зависимости от производительности компрессора и потребности пневматических потребителей
конкретного автомобиля производитель может устанавливать одно- или двухкамерные осушители,
основным производителем последних является компания Wabco. Однокамерные осушители обычно
используются при производительности от 500 л/мин и времени включения компрессора до 50%, а
двухкамерные — от 600 л/мин и от 50% до 100% соответственно. Автоматическое нагревательное
устройство, имеющееся во всех типах осушителей, предохраняет пневматический механизм от
замерзания при отрицательной температуре.
© Wabco
Рассматривая систему подготовки воздуха, нельзя оставить без внимания еще один важный прибор под
названием многоконтурный защитный клапан. Его задача — распределение сжатого воздуха на
тормозные и другие контуры потребления, а самое главное — их защита в случае внезапного падения
давления в различных элементах пневмосистемы. На автомобиле этот узел легко найти по обилию
подсоединенных пневматических шлангов. Но, как известно, каждое подсоединение — место возможных
утечек воздуха, в том числе и поэтому обычная технология получила новое развитие.
3
Модернизированной технологией подготовки воздуха является применение блоков APU (Air-Processing
Unit), включающих в единый узел осушитель, регулятор давления и многоконтурный предохранительный
клапан. Эти устройства, производимые Wabco и Knorr-Bremse, уже активно используются европейскими
автопроизводителями, а следующим шагом модернизации стала электронная технология.
© Wabco
Блок электронной подготовки воздуха EAC (Electronic Air Control), разработанный компанией KnorrBremse, благодаря применению самых современных технологий имеет возможность программирования
и точного управления всеми регулируемыми параметрами. Имея постоянную связь с ключевыми
блоками управления, система учитывает такие показатели работы транспортного средства, как
крутящий момент двигателя, скорость транспортного средства, положение педали акселератора,
позиция рычага КП, активность пневмоподвески и данные электронных систем безопасности.
Электроника позволяет своевременно переключать компрессор в режим энергосбережения и следить за
тем, чтобы к каждому потребителю сжатого воздуха было направлено строго определенное давление.
Экономный расход энергии достигается также благодаря заполнению воздухом только того ресивера,
который имел расход. Вся информация о системе подготовки воздуха и ее работоспособности может
быть доступна в режиме самодиагностики или при проведении компьютерной диагностики.
Владимир Заборщиков
По материалам журнала «Автопарк»
Постоянный адрес статьи:
http://www.park5.ru/articles/9/327
4