Что такое гур в двигателе

Как работает гидроусилитель руля – объясняю на «пальцах» особенности работы усилителя в разных режимах эксплуатации

Гидроусилитель руля в автомобиле (ГУР) предназначен для облегчения вращения рулевого колеса и управления машиной на малых скоростях. В большей степени он помогает управляться с «баранкой» на парковке, когда авто стоит на месте, а колеса нужно повернуть в определенную сторону.

Сегодня разберем устройство и принцип работы гидроусилителя и его основных узлов. Вкратце затронем особенности конструкции и функционирования насоса ГУР – это большая и интересная тема, которой будет посвящена отдельная статья.

Основные сведения о ГУР

Итак, что такое гидравлический усилитель руля в автомобиле, в чем заключается его принцип работы, какое давление должно быть в системе? Для начала предлагаем узнать, для чего нужен ГУР и из каких устройств он состоит.

Функции

Как мы уже сообщили, основная функция гидравлического усилителя заключается в том, чтобы обеспечить более облегченное управление автомобилем. Благодаря усилителю процесс поворачивания руля будет более простым при выполнении маневров. Кроме того, это устройство дает возможность обезопасить себя в случае появления непредвиденных ситуаций на дороге. В частности, в автомобилях с ГУР рулевое колесо не так подвержено вибрациям, как в авто без усилителя, особенно это становится понятно при попадании машины в яму или наезде на кочки.

Если во время движения будет случайно пробито колесо транспортного средства, то благодаря усилителю это не повлияет на безопасность движения. Все потому, что узел автоматически фиксирует руль в прямолинейном положении.

Схема насоса гидроусилителя

Схема гидроусилителя руля и элементов

Если с основными функциями гидравлического усилителя все понятно, то теперь предлагаем разобраться со схемой и устройством системы.

Итак, из каких элементов состоит система гидравлического усилителя:

1. Насосное устройство считается одним из основных компонентов данной системы. Этот агрегат позволяет обеспечить систему необходимым давлением благодаря циркуляции по ее магистралям рабочей жидкости. Фактически на всех современных транспортных средствах обычно используются пластичные насосные устройства. Их преимущество заключается в обеспечении более высокого коэффициента полезного действия, также их срок службы более высокий по сравнению с традиционными насосами. С учетом конструктивных особенностей авто насосный механизм может находиться в разных местах установки, но обычно он располагается на двигателе.
2. Распределительный узел. Этот девайс выполняет опцию направления и распределения рабочей жидкости — масла — в определенные полости цилиндра. В машинах от разных производителей могут использоваться несколько видов распределителей — они могут быть либо осевыми, либо роторными. Если передвижение золотника по системе усилителя поступательное, то это свидетельствует о том, что распределитель осевой, но если золотник вращается, то распределительный узел роторный.
   Данное устройство системы дает возможность находиться механизму либо на валу, либо под рулевым приводом. Непосредственно распределительное устройство представляет собой чувствительный по отношению к загрязнению использующегося масла узел.
3. Следующий компоненты системы — гидравлический цилиндр. Основное назначение этого устройства заключается в приведении в действие поршня и штока под воздействием масла на эти компоненты. Если уровень давления в системе будет достаточный, то колеса транспортного средства будут поворачиваться под воздействием рычагов. Сам цилиндр может располагаться на рулевой рейке либо между кузовом автомобиля и приводом.
4. Также любая система гидроусилителя состоит из соединительных магистралей и шлангов, без которых ее полноценная работа будет невозможна. Первостепенное предназначение магистралей заключается в обеспечении прохода рабочей жидкости из одного узла системы в другой. Между собой магистрали делятся на патрубки высокого или низкого давления. Первые используются для подачи расходного материала между насосным устройство, распределительным узлом и цилиндров. Вторые предназначены для циркуляционного возврата жидкости из расширительного бачка в насосное устройство и наоборот.
5. Как сказано ранее, функционирование гидравлической системы невозможна без использования рабочей жидкости, то есть масло. Это вещество предназначается для того, чтобы обеспечить подачу усилия к цилиндру от насоса. Также масло позволяет обеспечить качественную смазку всех элементов системы.
6. Приводной ремень, благодаря которому осуществляется ременная передача.
7. Расширительный бачок, в котором находится рабочая жидкость, использующаяся для циркуляции. В бачке имеется фильтрующий элемент, который эффективной очищает рабочую жидкость во время ее циркуляции. Также в бачке может находиться специальный щуп с метками, благодаря которым можно проверить уровень масла (видео опубликовал пользователь Саня Маевский).

Принцип действия

Как работает гидравлический усилитель? Ранее мы сообщили, что в зависимости от конструктивных особенностей системы, в ГУР может использоваться два вида золотников, но несмотря на это, принцип действия в обоих случаях будет практически аналогичным. При расположении руля в центральном положении колесо фиксируется благодаря использованию центрирующих пружин. В таком положении руля масло без проблем перемещается по всей системе, поскольку насосное устройство функционирует в более усиленном режиме. Все потому, что на данном этапе первостепенная функция заключается в перегоне масла по системе, причем насосное устройство функционирует всегда, не зависимо от поворачивания руля.

Если водитель поворачивает руль автомобиля, это приводит к перемещению золотника. Когда золотник будет перемещаться, он перекроет сливные магистрали, а расходный материал начнет подаваться в один из цилиндров. При этом на поршень и шток будет воздействовать само масло, что будет способствовать повороту колес, а также корпусу распределительного устройства в сторону перемещения золотника. Корпус распределителя догонит золотник, когда последний перестанет перемещаться, это будет говорить о том, что водитель выполнил маневр, связанный с поворотом руля. В конечном итоге золотник вернется в начальное состояние, что приведет к открытию патрубка для слива рабочей жидкости.

Принцип работы

А теперь о том, как это все взаимодействует между собой. ГУР является герметичным механизмом и жидкость в нем циркулирует по кругу. Но при определенных режимах количество жидкости меняется, поэтому такие перепады компенсируются за счет расширительного бачка (он же и заправочный). Обычно этот бачок располагается на насосе, но может быть и вынесенным.

В целом у ГУР есть два режима работы:

• Прямолинейное движение. В таком режиме золотник соединяет все подходящие к нему каналы. Жидкость в распределителе сразу подается в обратку и возвращается в насос. Также часть ее подается в обе камеры силового цилиндра, обеспечивая равное давление в них;
• Поворот. При вращении руля торсион скручивается, что приводит к смещению золотника относительно вала. Для примера, рассмотрим действие механизма при повороте направо. Итак, золотник провернулся, из-за чего соединяются подающий канал и ведущий на правую камеру гидроцилиндра. При этом левая камера соединяется с обраткой. Поток жидкости в правой камере начинает давить на поршень, из-за чего увеличивается усилие. Из левой же камеры, чтобы не возникло сопротивления давлению, жидкость перетекает через распределитель и поступает в насос. При этом, если руль повернут не до упора, а лишь частично и оставить в таком положении, торсион раскрутиться. Это приведет к возврату золотника в исходное положение – соединение всех каналов и давление в камерах силового цилиндра выровняется, но уже с учетом текущего положения рейки вместе с поршнем.

Схема работы системы гидроусилителя с клапаном Servotronic (стандартные системы отличаются только отсутствием ограничительного клапана и Servotronic)

При повороте налево работа распределителя противоположна описанной. То есть, жидкость под давлением подается в левую камеру цилиндра. Как видно, основная работа у ГУР лежит на распределителе.

Эксплуатация [ править | править код ]

Для предотвращения возникновения аварийно-опасных ситуаций, связанных с отказом системы рулевого управления автомобиля, необходимо периодически производить контроль наличия масла в бачке ГУРа. При заметном снижении его уровня, не связанного с температурой, углом поворота колес, наклоном автомобиля и т. п., необходимо проверить герметичность узлов гидравлического контура: шланги, места их вводов и т. д.

Для увеличения срока службы элементов ГУРа и системы в целом, рекомендуется один раз в 1—2 года производить замену рабочей жидкости.

В инструкции по эксплуатации большинства автомобилей подчеркивается, что нельзя удерживать колеса в крайнем положении более 5 сек, так как это может привести к перегреву масла, вплоть до его закипания, и выходу системы из строя.

В качестве рабочей гидравлической жидкости (а также смазочного масла деталей гидроусилителя) применяется:

На советских грузовых автомобилях применяется веретенное (индустриальное) масло. На современных автомобилях применяется или жидкость для гидроусилителей (Power steering fluid) или жидкость для автоматических трансмиссий (Automatic transmission fluid или ATF или Dexron III).

Перед заливкой масла в агрегат рекомендуется ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Конкурировать гидроусилителям руля приходится с электрическими усилителями (ЭУР). Недостатков не лишено ни одно из этих устройств. Но ГУР незаменим там, где требуется значительная мощность для усиления, например, на тяжёлых автомобилях или на спортивных, где важно равномерное усилие при быстром вращении, что также требует значительного запаса по мощности.

Аналогичный электромотор с редуктором имел бы большую массу, габариты, и сильно нагружал бортовую электросеть.

При этом ГУР с большим трудом поддаётся тонкой настройке, что связано с ограниченными возможностями чисто механического распределителя управляющего давления. Он не может учитывать дополнительные параметры движения, такие как скорость, угол поворота колёс, состояние дорожного покрытия.

Для совмещения полезных качеств ГУР и ЭУР были созданы электрогидравлические системы, где давление насоса создаётся или модулируется чисто электрически, что позволяет управлять им от бортового компьютера. Функции существенно расширяются.

К недостаткам можно отнести и необходимость периодического обслуживания ГУР. Надо вовремя менять масло, следить за сохранностью уплотнений и прочих деталей гидравлики. Но это не так сложно, делается относительно редко, поэтому ГУР продолжают успешно применяться на самых разных автомобилях.

Периодичность замены жидкости в ГУР

Теоретически рабочей жидкостью можно пользоваться в течение всего срока эксплуатации автомобиля, но рекомендуется периодически менять масло.

Сроки замены зависят от интенсивности эксплуатации транспортного средства. При среднегодовом пробеге 10-20 тысяч км, достаточно менять масло раз в два-три года. Если машина эксплуатируется чаще, то и смену жидкости нужно делать чаще.

В результате эксплуатации гидроусилителя повышается температура его элементов. За счет этого греется и масло, что приводит к ухудшению его физических свойств. Если при контроле состояния жидкости замечены посторонние частицы или запах горелого масла – значит, настало время для замены.

Объем жидкости при полной замене не превысит полутора литров. Для жидкости замеряют два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это точка, при которой температура масла находится в пределах от нуля до тридцати градусов. Горячий уровень – точка, когда температура жидкости варьируется от пятидесяти до восьмидесяти градусов.

4. Устройство и принцип работы клапана ГУР.

Для управления подачей жидкости в силовой цилиндр используется управляющий (золотниковый) клапан.

Схема системы ГУР с управляющим клапаном (золотником)

Он имеет вход от насоса и два выхода в разные стороны от поршня в рабочем цилиндре (в самом золотнике отверстий больше, для увеличения пропускной способности и, соответственно, скорости передачи давления). При нормальном (прямом) расположении руля и, соответственно, колёс, золотниковый механизм запирает отверстия входа, давление одинаково с обеих сторон поршня. При провороте рулевого вала золотниковый механизм совмещает с помощью пазов отверстия входа и одного из выходов. В результате с одной стороны поршня образуется избыточное давление, толкающее его, а с ним и всю рулевую рейку с рычагами в ту или иную сторону. При выравнивании руля отверстия вновь запираются и давление с обеих сторон поршня выравнивается.

Вкратце пройдёмся по оставшимся элементам, обязательным, но неосновным. Уже упомянутый силовой (он же рабочий) цилиндр представляет собой двухсторонний поршень в камере с раздельными объёмами, в которые с одной или другой стороны поступает гидрожидкость, толкая его своим давлением. Поршень жёстко соединён с рулевыми тягами, которые двигают колёса при движении поршня.
Редукционный (перепускной) клапан, как правило, находится в насосе и служит для сброса избыточного давления, создаваемого насосом, в магистраль в обход рабочего контура (так называемая обратка).
С бачком вообще просто, он обеспечивает резерв жидкости при её активном использовании, в него же возвращается избыточная жидкость при минимальной работе ГУРа.
Да, ещё маслопроводы низкого давления (из резины, которых может не быть, если бачок конструктивно смонтирован на насосе) и гидравлические маслопроводы высокого давления от насоса к управляющему клапану, а от него к рабочему цилиндру (выполняются из металла) и обратно в бачок.

Таков принцип работы ГУР и вытекающее из этого принципа устройство системы гидроусилителя руля. Кроме собственно гидроусилителя может быть ЭУР, то есть электроусилитель руля и ЭГУР — электрогидроусилитель руля. Они имеют свои преимущества и недостатки по отношению к классическому ГУР, но это уже темы для отдельных статей.