Принцип работы вакуума на тормозах. Принцип работы вакуумного усилителя тормозов и как его проверить. Основное устройство вакуумного усилителя тормозов
Для обеспечения требуемого усилия прижатия тормозных колодок или барабанов во время торможения, особенно экстренного, требуется большое усилие. Оно примерно соответствует 80 кг. Применение такого усилия с помощью давления на педаль тормоза одной ногой создает большую физическую нагрузку водителю.
Поэтому, начиная с 70-х годов двадцатого века, практически на все автомобили начали устанавливать вакуумные усилители тормозов (ВУТ). Они уменьшают требуемое усилие в три-четыре раза.
В принципе, можно уменьшить усилие еще больше. Но тогда теряется информативность педали тормоза, увеличивается ускорение торможения, значительно уменьшается управляемость автомобилем. От работоспособности ВУТ, соблюдения его штатных параметров напрямую зависит безопасность движения и комфортность езды.
Как работает вакуумный усилитель тормозов (принцип работы)
ВУТ обычно представляет собой цилиндрический блок, внутреннее пространство которого разделено на две камеры с диафрагмой, которая может перемещаться. Со стороны главного тормозного цилиндра, конструктивно объединенного с ВУТ, находится вакуумная камера, со стороны педали тормоза – атмосферная.
Диафрагма в вакуумной камере соединена с приводящим штоком тормозного цилиндра. Обратный клапан вакуумной камеры, соединен с помощью шланга с источником разряжения.
Следящий клапан, находящийся в атмосферной камере, механически соединен толкателем с тормозной педалью. Посредством этого клапана атмосферная камера сообщается с вакуумной камерой через вакуумный канал, либо атмосферой через атмосферный канал.
В качестве «поставщика» вакуума в бензиновых двигателях используют разряжение, создаваемое после дроссельной заслонки в области впускного коллектора.
В дизельных двигателях такого разряжения обычно недостаточно для нормальной работы вакуумного усилителя тормозов. В этом случае устанавливают дополнительный вакуумный насос, механически соединенный с вращающимся коленвалом либо распредвалом. На некоторые автомобили с бензиновыми двигателями также устанавливается вакуумный насос.
В основе принципа работы вакуумного усилителя лежит разность величин давлений в камерах, которые разделяются диафрагмой. При отжатой педали атмосферная и вакуумная камеры ВУТ связаны вакуумным каналом. Таким образом, в них устанавливается одинаковое давление. Шток главного цилиндра остается на месте.
Во время торможения следящий клапан перекрывает вакуумный канал и одновременно открывает атмосферный. Диафрагма, испытывая различные давления атмосфера-вакуум, начинает перемещаться в направление главного тормозного цилиндра. Усилие, создаваемое штоком цилиндра, в несколько раз больше усилия, создаваемого водительской ногой на тормозную педаль. В этом заключается эффект вакуумного усиления торможения.
Если педаль тормоза прекращает движение, диафрагма также остается на месте, фиксируя текущее усилие. При отпускании педали возвратный клапан вновь открывает вакуумный канал. Возврат штока в главном тормозном цилиндре обеспечивается действием возвратной пружины.
Вакуумный усилитель тормозов, исходя из своего принципа действия, имеет неприятную особенность эксплуатации: эффективность усиления напрямую зависит от атмосферного давления. Чем ниже атмосферное давление, тем меньше степень его превышения над давлением в вакуумной камере, меньше коэффициент усиления.
Теоретически (и практически тоже) на высоте более 3500 метров над уровнем моря ВУТ теряет свою эффективность. В условиях обычной эксплуатации транспортного средства при небольших перепадах атмосферного давления и негористой местности изменение его эффективности незаметно. В условиях высокогорья применяются иные типы усилителей тормозов.
Основные признаки неисправности ВУТ
В процессе эксплуатации автомобилей с ВУТ особое внимание уделяется вопросам герметичности его конструкции и трубок, идущих к нему. Признаками неисправности являются:
- необходимость увеличения давления на педаль тормоза для эффективного торможения;
- уменьшенная величина хода педали тормоза;
- продолжение торможения после отжатия педали;
- неровные обороты двигателя вследствие подсоса из вакуумного шланга;
- наличие дополнительных звуков типа «подсос» в момент торможения;
- полный отказ работы усилителя.
Если ВУТ по каким-либо причинам выходит из строя, либо глохнет двигатель, тормозная система в целом остается исправной, но требует больших усилий нажатия на педаль тормоза, как при его отсутствии. Это есть одно из основных условий безопасного движения. Однако, эффективность экстренного торможения при этом значительно уменьшается.
Поэтому во время аварийного буксирования автомобиля, если исправен двигатель, рекомендуется его завести, чтобы тормозная система работала в штатном режиме.
Основные причины неисправности
Основные причины отказа работоспособности вакуумного усилителя тормозов:
- потеря герметичности вакуумного шланга;
- неисправность диафрагмы;
- потеря свойств клапанов;
- нарушение герметичности камер;
- поломка возвратной пружины.
Механизм ВУТ технологически давно отработан, поэтому большинство автовладельцев редко встречается с проблемой его неисправности. Учитывая важность эксплуатации исправной системы торможения, периодически, особенно перед дальними поездками, следует тестировать систему торможения.
Как проверить вакуумный усилитель тормозов не снимая
Способ 1
Наиболее простой способ проверить работу ВУТ заключается в следующем. Необходимо завести и прогреть двигатель. Далее следует заглушить двигатель. После этого неоднократно нажать на педаль тормоза. Во время первого нажатия она должна выжаться до упора. После второго и дальнейших нажатий ход тормозной педали уменьшается. Если разницы между первым и последующими нажатиями не ощущается, значит, разряжение в усилителе не создается.
Видео — как проверить вакуумный усилитель тормозов на автомобиле:
Способ 2
Двигатель заглушен. Нажимается до предела педаль тормоза, лучше несколько раз, и фиксируется в нажатом состоянии. Затем двигатель заводится. Педаль должна немного податься вниз при исправном усилителе.
Определить наличие возможных утечек воздуха позволяет следующий простой тест. При заведенном двигателе максимально выжимается педаль тормоза. Глушится двигатель. Если в течение минуты после того, как двигатель остановится, педаль подастся немного вверх, следовательно, в системе есть утечка воздуха.
Видео — как проверить подсос воздуха через вакуумный усилитель тормозов:
Его ремонт и замена
В случае отказа работоспособности ВУТ необходимо сразу принять меры к восстановлению его работоспособности.
Самостоятельно можно произвести замену вакуумного шланга. Также возможна замена вакуумного насоса в автомобилях с дизельными двигателями.
Более сложные ремонтные работы, связанные с восстановлением герметичности камер ВУТ, исправности диафрагмы, клапанов, других элементов конструкции, лучше доверить профессионалам на сертифицированной СТО. Следует помнить, что исправные тормоза – основа безопасности, на этом экономить не следует.
После ремонта необходимо проверить синхронность торможения колес, диагностировать системы ABS и ESP. Это следует делать на специальных стендах и соответствующем диагностическом оборудовании.
Как думает уважаемый читатель – будет ли работать вакуумный усилитель тормозов , если гипотетически автомобиль находится на Эвересте? Нет, конечно! А почему, мы поговорим ниже.
Вакуумный усилитель тормозов предназначен для уменьшения давления ноги водителя на тормозную педаль во время нажатия на тормоз. Вторая функция - обеспечить лучшую эффективность тормоза при экстренном торможении. А, с применением систем активного торможения - безопасности водителя и пассажиров.
Вакуумный усилитель выполнен в виде герметичного корпуса, округлой формы. Устанавливается непосредственно перед педалью тормоза в моторном отсеке. Главный тормозной гидроцилиндр устанавливается на корпус усилителя.
Вакуумный усилитель состоит из следующих устройств:
- корпус
- рабочая диафрагма
- рабочий клапан
- толкатель педали тормоза
- шток тормозного гидроцилиндра
- возвратная пружина
Вакуумный усилитель тормозов помогает водителю толкать шток тормозного цилиндра, для создания давления в . Для того, что бы лучше понять работу усилителя необходимо рассказать о его конструкции.
Основная рабочая часть вакуумного усилителя, это диафрагма. Изготавливается из прочного, эластичного материала. В центре диафрагмы находится буферный металлический «пятак». В него упирается шток от педали и от цилиндра. Диафрагма устанавливается между двумя половинами корпуса, образовывая тем самым две камеры – атмосферную и вакуумную. После установки диафрагмы корпус вальцуется для герметизации. Теперь две камеры соединены только рабочим клапаном, который в действие приводит педаль тормоза. Вакуумная камера направлена в сторону тормозного цилиндра, соответственно атмосферная в обратную.
Со стороны вакуумной камеры имеется технологическое отверстие, куда вставляется шланг от источника разрежения. И в режиме ожидания, в двух камерах поддерживается низкое давление (клапан рабочий открыт).
Возвратная пружина служит для возврата в ждущее состояние диафрагмы усилителя.
Мы не зря спрашивали в начале читателя об Эвересте. Потому, что в основу положен принцип разности давлений. Итак:
При нажатии на педаль тормоза, водитель приводит в действие рабочий клапан, который перекрывает связь между камерами. При дальнейшем нажатии открывается специальное отверстие, и атмосферная камера соединяется с атмосферой. Ну, а у атмосферы давление примерно составляет 760 мм. рт. ст.! Получается, что с одной стороны диафрагмы воздух разряжен, а со второй действует давление атмосферы плюс давление от педали. Шток цилиндра приводится в действие, и начинают срабатывать тормоза. Так происходит на автомобилях с бензиновым двигателем, потому, что источник разряжения искать не надо, он готов - впускной коллектор перед подачей топлива в цилиндры. У дизельных оказалось сложнее - пришлось установить вакуумный насос.
Вакуумный насос у разных автопроизводителей имеет свои отличия, например Форд, устанавливает насос, представляющий собой цилиндр у которого внутри двигается мембрана, создавая разряжение. Рено ставит на свои авто усилитель, у которого разряжение создается вращающимися лопатками.
Понятно, что на Эвересте давление меньше, (все-таки 8 км вверх!) Тормоза работать не будут! Но если сменить возвратную пружину на менее жесткую, то работа вакуумного усилителя тормозов вполне возможна!
Вакуумный усилитель тормозов является самым распространенным видом усилителя, который применяется в тормозной системе современного автомобиля. Он создает дополнительное усилие на педали тормоза за счет разряжения. Применение усилителя значительно облегчает работу тормозной системы автомобиля, и тем самым уменьшает усталость водителя.
Конструктивно вакуумный усилитель образует единый блок с главным тормозным цилиндром и включает корпус, диафрагму, следящий клапан, толкатель, шток поршня главного тормозного цилиндра, возвратную пружину.
Корпус усилителя разделен диафрагмой на две камеры. Камера, обращенная к главному тормозному цилиндру, называется вакуумной. Противоположная к ней камера (со стороны педали тормоза) – атмосферная.
Вакуумная камера через обратный клапан соединена с источником разряжения. В качестве источника разряжения обычно используется область в впускном коллекторе двигателя после дроссельной заслонки. Для обеспечения бесперебойной работы вакуумного усилителя на всех режимах работы автомобиля в качестве источника разряжения может применяться вакуумный электронасос. На дизельных двигателях, где разряжение во впускном коллекторе незначительное, применение вакуумного насоса является обязательным. Обратный клапан разъединяет вакуумный усилитель и источник разряжения при остановке двигателя, а также отказе вакуумного насоса.
Атмосферная камера с помощью следящего клапана имеет соединение:
- в исходном положении - с вакуумной камерой;
- при нажатой педали тормоза - с атмосферой.
Толкатель обеспечивает перемещение следящего клапана. Он связан с педалью тормоза.
Со стороны вакуумной камеры диафрагма соединена со штоком поршня главного тормозного цилиндра. Движение диафрагмы обеспечивает перемещение поршня и нагнетание тормозной жидкости к колесным цилиндрам.
Возвратная пружина по окончании торможения перемещает диафрагму в исходное положение.
Для эффективного торможения в экстренной ситуации в конструкцию вакуумного усилителя тормозов может быть включена система экстренного торможения , представляющая собой дополнительный электромагнитный привод штока.
Дальнейшим развитием вакуумного усилителя тормозов является т.н. активный усилитель тормозов . Он обеспечивает работу усилителя в определенных случаях и, следовательно, нагнетание давления без участия водителя. Активный усилитель тормозов используется в системе ESP для предотвращения опрокидывания и ликвидации избыточной поворачиваемости.
Принцип действия вакуумного усилителя тормозов основан на создании разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах. В исходном положении давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому источником разряжения.
При нажатии педали тормоза усилие через толкатель передается к следящему клапану. Клапан перекрывает канал, соединяющий атмосферную камеру с вакуумной. При дальнейшем движении клапана атмосферная камера через соответствующий канал соединяется с атмосферой. Разряжение в атмосферной камере снижается. Разница давлений действует на диафрагму и, преодолевая усилие пружины, перемещает шток поршня главного тормозного цилиндра.
Конструкция вакуумного усилителя обеспечивает дополнительное усилие на штоке поршня главного тормозного цилиндра пропорциональное силе нажатия на педаль тормоза. Другими словами, чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем эффективнее будет работать усилитель.
При окончании торможения атмосферная камера вновь соединяется с вакуумной камерой, давление в камерах выравнивается. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение.
Максимальное дополнительное усилие, реализуемое с помощью вакуумного усилителя тормозов, обычно в 3-5 раз превышает усилие от ноги водителя. Дальнейшее повышение величины дополнительного усилия достигается увеличением числа камер вакуумного усилителя, а также увеличением размера диафрагмы.
Вакуумный усилитель тормозов является незаменимой деталью в тормозной системе многих автомобилей. Он необходим, чтобы при нажатии на педаль тормоза создавалось дополнительное усилие, за счет чего механизмы тормозной системы будут срабатывать быстро и эффективно, обеспечивая остановку автомобиля за минимальное время.
Как и любая другая деталь автомобиля, вакуумный усилитель тормозов может выйти из строя. Чаще всего это происходит из-за продолжительной эксплуатации машины и детали без замены. Если усилитель откажет, тормоза работать не перестанут, но контролировать скорость остановки автомобиля станет несколько сложнее. Когда имеются подозрения на выход из строя вакуумного усилителя тормозов, его необходимо проверить, после чего принять решение о целесообразности ремонта или замены.
Признаки неисправности вакуумного усилителя тормозов
Вследствие продолжительной работы вакуумного усилителя тормозов без замены, в нем могут появиться дефекты. Наиболее часто проблема проявляется в механическом повреждении соединения шланга, стыкующего усилитель и впускной коллектор двигателя. Механическое повреждение или образование трещин на резине приведут к тому, что в рабочей камере механизма не будет создаваться вакуум, а это необходимо для его грамотной работы.
Также выйти из строя в вакуумном усилителе тормозов могут и внутренние детали, например, клапан потеряет эластичность или будет повреждена рабочая поверхность диафрагмы.
Определить неисправность вакуумного усилителя тормозов можно по следующим признакам:
- Машина начала хуже тормозить при прежнем усилии нажатия на педаль;
- Во время нажатия на педаль тормоза слышатся шипящие звуки, в этот момент могут увеличиваться обороты двигателя;
- Автомобиль начинает «троить»;
- Повышается расход топлива при работе машины в прежнем режиме.
В некоторых ситуациях могут возникать и другие проблемы в работе автомобиля из-за проблем с вакуумным усилителем тормозов. Например, могут перестать срабатывать свечи зажигания.
Как проверить вакуумный усилитель тормозов
Проверка вакуумного усилителя тормозов – простая процедура, с которой справится даже начинающий автолюбитель. Чтобы определить неисправную работу детали, ее не потребуется снимать с машины, достаточно выполнить 3 простых теста, указывающих на наличие проблемы.
Тест 1
Автомобиль необходимо завести и позволить ему проработать на холостых оборотах около 5-7 минут. Далее двигатель глушится, и водителю требуется полностью выжать педаль тормоза, чтобы создать вакуум в усилителе тормозов. Следом педаль отпускается и вновь выжимается.
Если в работе вакуумного усилителя тормозов имеются проблемы, при втором нажатии на педаль тормоза ее ход будет значительно меньше, чем при первом, поскольку вакуум больше не сможет создаваться. В ситуации, когда второе нажатие не отличается от первого по ходу педали, можно сделать вывод, что система исправна или, если определенность не возникла, перейти к следующему тесту.
Тест 2
Когда двигатель автомобиля заглушен, необходимо несколько раз (6-8) нажать на педаль тормоза. Далее педаль выжимается максимально и заводится двигатель. Если проблем в работе вакуумного усилителя тормозов не наблюдается, в системе начнет создаваться вакуум. Вследствие этого мембрана давит на шток, он тянет за собой толкатель, который соединен механизмом с педалью. Соответственно, педаль в этот момент, даже если она выжата до конца, начнет слегка опускаться еще ниже.
Если выжатая полностью педаль не сдвинулась с места после пуска двигателя, можно сделать вывод, что вакуум в системе создан не был. Соответственно, имеются неисправности, которые препятствуют данному процессу.
Тест 3
Третий способ проверки вакуумного усилителя тормозов позволяет определить, имеются ли утечки воздуха. Чтобы провести диагностику, необходимо завести двигатель автомобиля. Далее педаль выжимается до упора и двигатель глушится.
Дополнительную безопасность при движении автомобиля, помимо качества дорожного покрытия, создает исправно работающая тормозная система. А для таких габаритных машин, как ВАЗ, ее работу стоит контролировать особенно тщательно. Чем короче у автомобиля тормозной путь, тем безопаснее будет движение. Сократить его, сделать лучше сцепление с дорожным покрытием, позволяет вакуумный усилитель тормозов ВАЗ 2110.
Он представляет собой устройство, обеспечивающее нормальный процесс торможения автомашины посредством создания добавочного усилия на тормозную педаль путем разряжения. Этот механизм способствует слаженному функционированию системы торможения, одновременно облегчая управление ею. При этом уменьшается износ машины и усталость водителя.
Выявление неисправности вакуумного усилителя
Устройства от разных производителей могут различаться по характеристикам и качеству, также может варьироваться и цена вакуумного усилителя ВАЗ 2110. Поскольку функционирование его механизма отражается на работе других деталей и узлов, и прежде всего двигателя автомобиля, стоит не экономить и внимательно следить за его исправностью.
Если из-под капота раздается шипение, в салоне ощущается горелый запах масла, а тормоз срабатывает, как у заглушенной машины, лишь после многократных качков ногой тормозной педали, то стоит немедленно обратиться в автосервис для проведения диагностики и в случае необходимости замены этого устройства.
Протестировать вакуумный усилитель тормозов «десятки» на предмет исправности работы можно и самостоятельно. Для этого нужно при выключенном двигателе многократно нажать на тормозную педаль. Этим способом проверяется равномерность давления в полостях. Все нормально тогда, когда корпус клапана не заедает.
Далее при удерживании ноги на тормозной педали запускается двигатель. В случае, если педаль при этом подается вперед одновременно с ногой, то усилитель работоспособен. В противном случае необходимо удостовериться, что неисправность заключается именно в нем, а не в проблеме с фланцем наконечника или его креплением.
Еще неслаженное функционирование педали возможно из-за неисправного присоединения штуцера на выпускной трубе двигателя к шлангу. Это все также оказывает вредной воздействие на работоспособность тормозной системы и ее эффективность.
Устранение выявленных неполадок
Когда выявленные признаки указывают на неисправность вакуумного усилителя тормозов ВАЗ 2110, можно попробовать оказать первую помощь своему автомобилю самостоятельно. В нормальном состоянии система торможения должна удерживать его на месте при наклоне в 25º к горизонтальной поверхности. Если же она плохо справляется, стоит, ослабив контргайку, натянуть трос.
Затем требуется проверить полный рычажный ход, необходимо, чтобы он составлял примерно 2-4 зубца. Затянув туго контргайку, стоит выполнить ряд страховочных торможений с одновременным контролем хода рычага. Причем вращение колес при опущенном до конца рычаге должно быть свободным, без усилия. Если такая проверка выявила неспособность усилителя справиться с торможением, это указывает на необходимость его замены.
Многие автосервисы предоставляют такую актуальную на сегодня услугу, как тюнинг тормозной системы ВАЗ 2110, цена агрегата в случае замены все-таки выше, чем его усовершенствование. Оно затрагивает еще и задние диски тормозов, помимо усилителя, модернизацией которого служит установка специальной шайбы. Эта, казалось бы, малозначительная деталь способна существенно влиять на работу усилителя и процесс торможения в целом.
При нажиме водителем на тормозную педаль шток, проходящий через шайбу, начинает оказывать давление на главный цилиндр тормоза. Из-за этого работа пропускных клапанов начинается чуть позже. Таким образом, установка шайбы делает торможение более плавным, педаль мягче, а ее реакция в случае резкой остановки при этом не меняется.
Но если уже появилось шипение, двигатель глохнет от нажатия тормозной педали или она сделалась очень тугой, необходимо заменить механизм. В противном случае вождение такого автомобиля становится небезопасным для себя и окружающих. При подготовке к замене этого узла требуется разборка задней части моторного отсека, удаление эластичного уплотнения, обивки и жабо.
Процесс начинают с отсоединения проводки колодки от датчика, показывающего уровень тормозной жидкости. Поддерживая обратный клапан, отсоединяют от усилителя шланг. Далее отворачивают обе крепежные гайки главного цилиндра системы торможения. Его плавно отворачивают от усилителя на требующееся для извлечения последнего расстояние, причем осуществляют это, не удаляя тормозных трубок.
Под находящейся в салоне автомашины панелью приборов следует открутить все четыре крепежные гайки кронштейна тормозной педали, что довольно затруднительно из-за их неудобного расположения. Затем снимаются в подкапотном отсеке провода, кронштейн и сам усилитель одновременно с узлом педали тормоза.
Отсоединив две крепежный гайки, отверткой удаляют стопорную пластину пальца крепления и, вытолкнув его, отделяют толкатель усилителя от педали. Открутив от узла педали испорченный усилитель, на его место помещают новый. Причем необходимо проследить за верностью его расположения: педаль должна быть внизу, а шланговый штуцер – вверху. После этого производят все выполненные ранее операции в последовательности, противоположной снятию.
