Для чего нужна пневмоподвеска в автомобиле

Несмотря на достаточно большое количество разновидностей типов подвесок, в большинстве современных автомобилей используется только те их подкатегории, у которых главный демпфирующим элементом выступают либо мощные пружины, либо амортизаторы гидравлического типа с телескопическим механизмом. Пневматические устройства ещё не получили достаточного распространение. Их преимущественная сфера использования – коммерческий транспорт или легковые автомобили, относящаяся к премиальному классу. Неудивительно, что многие автомобилисты попросту не знакомы с этой разновидностью подвесок. Наша задача — дать читателю представление о том, что это такое, как работает, какими преимуществами и недостатками обладает.

Что такое пневмоподвеска

Наиболее употребительное определение пневматической подвески — это устройство, в котором пространственное положение кузова относительно поверхности дороги регулируется посредством заполненных воздухом баллонов. Таким образом, демпфирование производится с помощью сжатого воздуха. Вы можете спросить, а зачем нужна пневмоподвеска? Ответ будет приблизительно следующий: с помощью этого устройства можно менять клиренс автомобиля. Грубо говоря, ваш седан можно одним нажатием кнопки превратить в паркетник, что автоматически увеличит его проходимость. При движении по автотрассе клиренс можно сделать минимальным, уменьшая коэффициент лобового сопротивления автомобиля. А если вам требуется свернуть в сторону, на грунтовую дорогу, увеличенный клиренс позволит без усилий проезжать проблемные участки со сложным рельефом. Впрочем, пневмоподвеска характеризуется и способностью изменять жесткость, что может пригодиться при проезде автотрасс с неодинаковым профилем. А теперь рассмотрим, как выглядит пневмоподвеска.

Конструкция типовой пневматической подвески

Несмотря на большое разнообразие конструктивных решений, стандартная пневмоподвеска состоит из относительно небольшого количества компонентов:

• компрессора;
• блока управления;
• ресивера;
• пневмоподушки.

Рассмотрим, как устроена пневмоподвеска на примере всех вышеперечисленных конструктивных элементов.

Пневмоподушки — это более официальное наименование упоминавшихся ранее пневматических баллонов. Эти упругие элементы устанавливается по отдельности на каждое колесо. Главная их задача заключается в удержании кузова автомобиля на заданной высоте от поверхности дороги.

Пневматические баллоны, как правило, изготавливаются из полой многослойной резины повышенной плотности, которая в рабочем состоянии заполняется атмосферным воздухом под определенным давлением. Их характерная внешность — подобие многосекционных таблеток. Впрочем, нередко можно встретить и пневмобаллоны, устанавливаемые на стойки амортизаторов. Другими словами, в этом случае они являются альтернативой обычным витым пружинам.

https://www.youtube.com/watch?v=18dKC50pu_M

Компрессор – необходимая компонента любой пневматической системы. Именно он создает давление, требуемое для нормального функционирования пневматических упругих элементов. Компрессор, являющийся составной частью пневмоподвески, состоит из следующих частей:

• электродвигателя;
• осушителя воздуха;
• электромагнитных клапанов.

Задача последних — обеспечение маршрутизации сжатого газа. В зависимости от конструктивных особенностей пневмоподвески (в частности, количества клапанов) упругие элементы заполняются сжатым воздухом либо попарно, либо в отдельности.

Ресивер — элемент подвески, который позволяет изменять клиренс автотранспортного средства. Он занимает промежуточное положение между компрессором и упругими элементами. Конструктивно это металлический баллон емкостью до 10 литров, из которого воздух через электромагнитные клапаны под давлением следует непосредственно в упругие элементы. Благодаря наличию ресивера регулировка клиренса осуществляется без использования компрессора, то есть за счёт имеющегося в данном резервуаре сжатого воздуха.

Система управления пневмоподвеской представляет собой комплекс датчиков, определяющих текущие характеристики автомобиля и отсылающих эти данные в электронной блок управления. Количество и состав датчиков может быть разным, но их типовая комбинация выглядит следующим образом:

• датчик ускорения ТС;
• датчик давления в пневмосистеме;
• температурный датчик, монтируемый в компрессоре.

ЭБУ принимает сигналы от датчиков в режиме реального времени, обрабатывает их и выдает соответствующие команды исполнительным устройствам. В подавляющем большинстве случаев блок управления пневмоподвеской тесно взаимодействует с системой курсовой устойчивости. В числе дополнительных устройств, поддерживающих функционирование пневматической подвески, можно назвать клапаны, отвечающие за формирование необходимого давления в системе, поддержание его на заданном уровне и сброс в случае необходимости. Мы разобрались, из чего состоит пневмоподвеска, и переходим к рассмотрению того, каков принцип её функционирования.

Принцип работы классической пневмоподвески

Поскольку задача пневмоподвески — изменение положения кузова авто транспортного средства по отношению к полотну дороги в зависимости от текущих условий передвижения машины, рассмотрим, каким образом это достигается. В принципе здесь нет ничего сложного — увеличивая давление в системе, мы тем самым увеличиваем и клиренс. Но при этом приходится жертвовать жесткостью. Уменьшение давления приводит к противоположному эффекту — машина проседает, центр тяжести смещается вниз, но зато уменьшается и жесткость подвески. Она становится мягче, а передвижение на автомобиле — комфортнее. Отметим, что в большинстве случаев корректировка клиренса — это дискретный процесс, состоящий из трех режимов:

• нормального;
• пониженного;
• увеличенного.

Нормальный режим характерен для движения автотранспортного средства по ровной дороге со скоростью, лежащий в пределах 50-100 км/час. Если текущая обстановка требует движения с меньшей скоростью и по неровным дорогам, имеет смысл задействовать повышенный клиренс. По вполне понятным причинам все эти манипуляции производится в ручном режиме, нажатием на соответствующую кнопку. Однако существует ситуации, когда используется автоматическая корректировка положения кузова авто. Это — прохождение поворотов. Если в ресивере в такие моменты имеется достаточное количество сжатого воздуха, снижение боковых кренов машины будет произведено без участия водителя. После завершения манёвра лишнее количество воздуха удаляется через клапаны.

Разновидности пневмоподвесок

Пневмоподвеску нельзя назвать самостоятельным элементом ходовой части автомобиля, поскольку в большинстве случаев она функционирует одновременно с другими разновидностями демпфирующих устройств (подвеска типа McPherson, неразрезная балка, так называемая многорычажная подвеска). В общем случае все подобные системы, устанавливаемые штатно, можно условно разделить на две категории:

• простые пневмоподвески, у которых пневмоэлемент монтируется вместо классических пружин;
• адаптивные устройства, у которых амортизаторы умеют изменять жесткость динамически. При этом степень сглаживания колебаний может происходить в зависимости от водительских предпочтений или дорожной обстановки.

Поскольку пневмоподвески – дорогостоящий элемент конструкции ходовой части, они устанавливаются либо на легковые авто премиум класса, либо на коммерческий транспорт, так как здесь их присутствие – жизненная необходимость. В зависимости от метода реализации пневмоподвесок различают следующие их разновидности:

• одноконтурные, у которых наличествует единственная воздушная магистраль, через которую и происходит одновременное изменение положения всех имеющихся подушек (обычно их две, обе монтируются на задней оси);
• двухконтурные используются для обеспечения изменения положения заднеосевых подушек по отдельности);
• четырехконтурные характеризуются наличием отдельных магистралей для всех четырёх колёс.

Одноконтурные системы чаще всего устанавливаются на мощные седельные тягачи или грузовики с повышенной грузоподъёмностью, которые комплектуются одноосевой (передней или задней) пневмоподвеской. Такой тип предназначен для регулирования степени жёсткости всей оси, обычно задней, поскольку именно на неё приходится основная часть нагрузки.

Двухконтурные системы устанавливаются на одну или обе оси. При одноосевой комплектации достигается индивидуальная регулировка левого или правого колеса. Во втором случае есть возможность изменять жёсткость задней/передней оси, что равноценно использованию двух одноконтурных подвесок.

Четырёхконтурные системы достаточно сложны в реализации, но зато они обеспечивают возможность индивидуальной настройки всех четырёх колёс. Это действительно высокоэффективная подвеска, поскольку степень увеличения/уменьшения клиренса определяется бортовым компьютером в зависимости от информации, поступающей с датчиков. Особенно заметно использование четырёхконтурных пневматических подвесок при прохождении поворотов, которые в данном случае практически не ощущаются из-за компенсации кренов.

Плюсы и минусы современных пневмоподвесок

Поскольку пневматические подвески устанавливаются на ограниченное количество моделей иномарок, для многих автовладельцев было бы интересным узнать, какими достоинствами обладают автомобили, оснащённые этими системами. И их достаточно много:

• изменяемые настройки, то есть возможность регулировки величины клиренса в определённом диапазоне. Меняя высоту расположения автомобиля над дорогой, мы одновременно корректируем и жёсткость подвески. Для машин, оснащённых обычными пружинными элементами, подобная операция возможна, но только путём замены самих пружин. Согласитесь, это вряд ли можно назвать выходом. Отметим, что использование жёстких укороченных пружин действительно даёт прекрасные результаты на ровной укатанной дороге, заметно улучшая управляемость. Но при этом комфорт отходит на второй план – попадая на участок с неровной поверхностью, вы превратите поездку в мучение. Установка мягких и удлинённых пружин сделает комфортным передвижение по бездорожью, но на скоростной автотрассе автомобиль будет вести себя непредсказуемо. При использовании пневмоподвески всех вышеуказанных проблем можно избежать. Водитель имеет возможность лёгким нажатием на соответствующую кнопку переходить от жёсткой к мягкой подвеске. Другими словами, достигается требуемый компромисс в зависимости от конкретной дорожной обстановки;
• отличная управляемость – одно из главных достоинств пневмоподвески. Особенно сильно это проявляется при прохождении поворотов на высокой скорости, когда даже при небольшом радиусе поворота ощущается заметный крен автомобиля. Пневмоподвеска в состоянии компенсировать разницу положения колес над поверхностью дороги. Для пружинной подвески о таком режиме можно только мечтать. Правда, следует оговориться, что отсутствие крена отнюдь не означает отсутствия центробежной силы во время прохождение поворотов;
• возможности индивидуальной настройки. Поскольку не существует одинаковых людей, у каждого водителя имеется свой стиль вождения, свои предпочтения касательно управляемости машины. А если учесть, что в большинстве случаев в автомобиле, кроме водителя, присутствуют и пассажиры, то изменение нагрузки будет способствовать улучшению управляемости автомобилем;
• средство достижения эксклюзивности. Для большинства автовладельцев бравада возможностью изменение клиренса неприемлема, но существует категория драйверов, для которых это жизненная необходимость. Они не пожалеют никаких средств ради переоборудования своего четырехколесного друга;
• на грузовиках пневмоподвеска используется достаточно давно и очень успешно. Возможности, предоставляемые подобной системой в аспекте грузоподъемности, трудно переоценить. Что характерно, изменение степени нагрузки на колеса практически не сказывается на ездовых характеристиках коммерческого автотранспорта. В последнее время пневматическими подвесками оснащаются и минивэны, и пикапы. У этих транспортных средств действительно уровень загруженности может сильно изменяться даже в пределах одной поездки;
• наконец, нельзя не отметить отличные эксплуатационные характеристики пневмоподвески, демонстрируемые при отрицательных температурах. Это достигается благодаря использованию при производстве пневмоподушек резиновых элементов, отличающихся хорошей эластичностью независимо от погодных условий. Таким образом, удаётся увеличить срок службы пневмоподвески.

Учитывая столь обширный перечень достоинств, кажется странным, что пневмоподвески до сих пор не получили массового распространения. Этот прискорбный факт становится понятным, если знать основные минусы пневматических демпфирующих систем:

• Практически нулевая ремонтопригодность. Независимо от того, что именно пришло в негодность, восстановить этот узел не удастся. А стоимость пневмоподвески на порядок выше, чем у систем других типов. Так что улучшенный комфорт, достигаемый столь высокой ценой, для большинства автовладельцев неприемлем;
• отрицательные температуры – ещё один бич таких систем, хотя собственно пневмоподушка почти не страдает от сильных морозов. Но зато могут легко выйти из строя другие узлы;
• дорожные реагенты, используемые для борьбы с гололедицей, с таким же успехом могут привести к неработоспособности пневмоподвески, которая очень чутко реагирует на подобные химически активные вещества.

Проведя сравнительный анализ обеих списков, можно прийти к выводу, что пневмоподвеска – прерогатива только небольшого числа автомобилей, чьи владельцы готовы жертвовать значительными суммами ради достижения максимального комфорта. В условиях российского бездорожья это было бы полезным для многих водителей, но высокая стоимость и суровые зимы – очевидный ограничивающий фактор на пути массового распространения подвески пневматического типа.

На каких автомобилях наличествует штатная пневмоподвеска

Отметим, что сегмент премиальных моделей автомобилей не так уж мал, учитывая, что в развитых странах средний класс, хоть и нечасто, вполне может рассчитывать на приобретение достаточно дорогого и элитного авто. И если оно оснащено пневмоподвеской – ощутить все прелести комфортного передвижения вне зависимости от состояния дорожного полотна. Но если в ваши планы входит приобретение модели, в комплектацию которой входит подвеска именно этого типа, то возникает вопрос, на каких автомобилях пневмоподвеска лучше? Поэтому было бы интересно изучить результаты рейтинга марок и моделей со штатной пневмоподвеской. И такой список есть. Его составители руководствовались как результатами специальных тестов, так и анкетированием пользователей со стандартным перечнем вопросов, касающихся эксплуатационных характеристик конкретных авто.

Топ-3 таких автомобилей выглядит следующим образом:

1. Audi Q7;
2. Porsche Cayenne;
3. Volkswagen Touareg.

Отметим, что все эти авто комплектуются элементами подвески от одних и тех же производителей, поэтому их ранжирование производилось преимущественно на основании оценки возможностей настроек. С очки зрения эффективности и особенно надёжности к пневмоподвеске, применяемой на этих моделях, претензий нет. При практическом отсутствии серьёзных недостатков таковым можно считать только работу нагнетательного клапана. В некоторых случаях, возникающих очень редко, он самопроизвольно выпускает воздух из ресивера, что в итоге сказывается на комфортности поездки, создавая дополнительную нагрузку на компрессорную установку.

Продолжают список марок авто со штатной пневмоподвеской модели, владельцы которых чаще обращались в автосервис с претензиями, относящимися именно к данному конструктивному элементу ходовой. Все эти авто характеризуются своим перечнем уязвимостей, приводящим к необходимости выполнения ремонтных работ:

3. У Volkswagen Phaeton и Audi А8 конструктивные различия между пневмоподвесками минимальны. Основной недостаток – это слабые стойки, которые следует менять, согласно регламенту, попарно после пробега 130000-160000 километров;
4. Достаточно надёжна пневмоподвеска и у Lexus LS430/460. Их слабым звеном считаются пневмоамортизаторы, которые требуют замены в среднем каждые 130 тысяч километров;
5. Одинаковые пневмоподвески устанавливаются на ряд моделей Mercedes Benz: W220/221, представляющие S-класс, W211 (E -класс), W219 (CLS-класс). Здесь стойки имеют закрытую конструкцию, поэтому пневмобаллоны надёжно защищены от любых внешних воздействий. Однако на ресурсе подвески это сказывается не особо: у передних пневмоподвесок он не превышает 100 тысяч километров, у задних – на 20000 километров больше;
6. В отличие от автомобилей Mercedex, модели Vogue от Land Rover и Sport от Range Rover имеют подвеску, пневмобаллоны которой – открытого типа, то есть защищены от износа недостаточно хорошо. Имеются претензии и к электронному блоку управления, который нередко выходит из строя;
7. Allroad первого поколения от Audi до сих пор пользуется немалым спросом, что свидетельствует о хороших эксплуатационных свойствах этой модели, включая пневмоподвеску. Чаще всего выходят из строя пневмобаллоны, и распространённая практика среди владельцев этого авто – замена неисправного элемента на пружины;
8. Замыкают рейтинг автомобилей с пневмоподвеской модели W164 классов ML/GL от Mercedes. Пользователи, да и владельцы автосервисов, утверждают, что здесь вероятность выхода из строя примерно одинакова у всех узлов пневмоподвески, однако несомненным достоинством конструкции является её ремонтопригодность – практически любую деталь можно заменить новой.

Отметим, что любой агрегат или узел автомобиля – не вечен, так что опасаться выхода из строя дорогостоящей компоненты не стоит. А если учесть, что надёжность пневматических демпфирующих элементов с каждым годом растёт, их перспективы выглядят не столь уж мрачно.