Очень сильное Ничто: как работает вакуумный усилитель тормозов
Когда я только-только стал водителем, однажды в пробке я решил сэкономить на бензине необычным способом. Дорога шла под горку, машина сама собой легко катилась, ее надо было лишь слегка одерживать педалью тормоза. И я выключил двигатель.
И вдруг педаль налилась почти непреодолимой жесткостью. Я облился холодным потом и отчаянно давил на нее, она не поддавалась, а задок передней машины был все ближе... Так я на личном опыте познал, насколько важную роль играет вакуумный усилитель тормозов (ВУТ) для управляемости автомобиля.
Как работает ВУТ
Для начала, вспомним, что тормозная система у легковых и небольших грузовых автомобилей – гидравлическая. В тормоз на каждом колесе встроен гидроцилиндр, который прижимает колодки к тормозным дискам. Давление в эти цилиндры нагнетает главный тормозной цилиндр (ГТЦ), находящийся под капотом. Давление нужно немаленькое – вот почему без вакуумного усилителя педаль тормоза кажется такой тугой.
Значит, нужно пристроить к педали усилитель, который будет работать одновременно с педалью, причем работать плавно: чем сильнее давит нога, тем мощнее действует и усилитель.
Откуда берется вакуум
Источником энергии для ВУТ служит впускной коллектор, в котором разрежение образуется естественным образом. Сам же усилитель выглядит как емкость в форме диска, а его внутренняя полость разделена мембраной на две половины. Половина с одной стороны от мембраны соединена с впускным коллектором, потому в ней образуется вакуум. В другой половине давление атмосферное. В середину мембраны встроен поршень ГТЦ.
Источником энергии для ВУТ служит впускной коллектор, в котором разрежение образуется естественным образом.
Из-за разницы давлений в двух половинах мембрана отклоняется, а с ней движется и поршень – тормозная система приводится в действие.
Почему ВУТ работает плавно
Такая примитивная тормозная система срабатывала бы сразу на полную мощность, как только двигатель включается. Но нам нужно, чтобы она не работала, пока водитель не нажмет педаль.
Для этого в усилитель встроена система из двух клапанов. Первый, в отсеке с атмосферным давлением, по умолчанию закрыт. Второй встроен в мембрану и по умолчанию открыт.
Когда двигатель включается, впускной коллектор выкачивает воздух из вакуумной половины ВУТ, а поскольку клапан открыт, то и из второй. Разницы давлений нет, поэтому усилитель не активирован.
Но вот водитель нажимает педаль тормоза – нажатием закрывается клапан на мембране, а другой половине внешний клапан открывается – появляется разница давлений, усилитель срабатывает и приводит в действие тормоза.
На практике, эти клапана имеют довольно сложную конструкцию, чтобы регулировать разницу давлений плавно.
Турбина и электромотор все усложняют
В наши дни от двигателей требуется высокая эффективность, и это причина того, что турбонагнетатели становятся все популярнее. Сложность в том, что в турбированном моторе разрежение во впускном коллекторе совсем небольшое, и оно уже не может питать усилитель тормозов. То же касается и электромобилей, у которых впускного коллектора нет вообще.
Вот почему в таких авто ВУТ приходится оснащать собственным насосом – который, понятное дело, расходует энергию и усложняет конструкцию. Впрочем, это общая тенденция: автомобили становятся все сложнее.
Почему двигатели советских авто глохли при торможении
В наши дни такое явление редкость, а в прошлые десятилетия случалось частенько.
Виноват именно ВУТ, точнее, плохое качество сборки этих узлов в СССР. Они теряли герметичность, и воздух начинало подсасывать в вакуумную половину, а с ней и во впускной коллектор. Из-за этого при сильном нажатии на педаль двигатель мог заглохнуть.
Вот почему советские водители порой предпочитали просто деактивировать усилитель. Что ни говорить, сильные были люди. Впрочем, хорошо, что в наши дни тормоза стали куда надежнее. А силу лучше упражнять на беговой дорожке, а не в водительском кресле.