Почему дворники старых автомобилей замедлялись при нажатии на газ

Подъём или обгон под дождём мог поставить водителя старого автомобиля в неприятное положение. Машине требовалось больше газа, а дворники в этот момент начинали ползти по стеклу или вовсе замирали. После отпускания педали щётки снова двигались быстрее. Такая зависимость встречалась у автомобилей с вакуумными стеклоочистителями: их работу обеспечивало разрежение, которое создавал сам двигатель.

Разрежение от двигателя

В карбюраторном бензиновом двигателе педаль газа управляет дроссельной заслонкой. Она поворачивается в воздушном канале и меняет его проходное сечение. За заслонкой находится впускной коллектор, по которому горючая смесь расходится к цилиндрам. Когда поршни идут вниз на такте впуска, они забирают смесь из коллектора. Через прикрытый дроссель новая порция поступает с ограничением, поэтому давление за ним оказывается ниже атмосферного.

Это пониженное давление называют разрежением. Вакуумные дворники соединяли с коллектором шлангом и использовали разницу между пониженным давлением в приводе и атмосферным давлением снаружи. Для движения щёток не требовалось устанавливать электромотор и подводить к нему силовую проводку. Нужны были воздушный привод, управляющий клапан и механическая передача к поводкам стеклоочистителя.

Такая конструкция привлекала сравнительно низкой стоимостью. Источник разрежения уже имелся на автомобиле, а небольшой привод можно было разместить возле ветрового стекла. Но давление в коллекторе менялось вместе с режимом работы двигателя. Поэтому у простой системы без дополнительных устройств скорость щёток зависела от действий водителя.

Привод с поворотной лопастью

В распространённом варианте вакуумного мотора внутри полукруглого корпуса двигалась лопасть, закреплённая на валу. Уплотнение по её краю разделяло две полости. Из одной воздух уходил во впускной коллектор, а в другую поступал снаружи. Более высокое атмосферное давление толкало лопасть в сторону полости с пониженным давлением. Вместе с ней поворачивался вал, связанный со щётками через тяги либо тросы и шкивы.

В конце хода лопасть приводила в действие переключающий механизм. Клапан менял соединения местами: воздух начинал откачиваться с другой стороны, а в прежнюю полость открывался доступ из атмосферы. Лопасть шла обратно. Так привод сам поддерживал движение туда и обратно, пока водитель не выключал стеклоочиститель.

Ручка управления позволяла ограничивать поток воздуха и менять скорость работы. Однако сильнее открытый клапан помогал только при достаточном перепаде давления. Если давление во впускном коллекторе приближалось к атмосферному, усилие на лопасти уменьшалось. Изношенные уплотнения, тугие шарниры и сопротивление щёток дополнительно затрудняли её движение.

Что менялось при нажатии на газ

Для разгона дроссельную заслонку открывали шире. Воздух свободнее проходил в коллектор, давление за заслонкой повышалось, а разрежение уменьшалось. Двигатель получал больше смеси и мог развивать большую мощность. В то же время разница давлений, приводившая дворники в движение, становилась меньше. Поэтому ускоряющийся автомобиль мог остаться с почти неподвижными щётками.

После отпускания педали дроссель прикрывался. Поршни продолжали забирать смесь, её поступление через заслонку сокращалось, и разрежение возрастало. Привод снова получал достаточное усилие, щётки ускорялись.

Тот же эффект мог возникать при затяжном подъёме, когда водитель держал газ, хотя машина прибавляла скорость совсем понемногу. Для вакуумного привода имели значение нагрузка и открытие дросселя. Высокие обороты сами по себе не гарантировали быстрого движения щёток: при сильно открытой заслонке разрежения всё равно могло не хватать.

Запас разрежения и дополнительный насос

Чтобы пережить короткое падение разрежения, в систему включали резервуар с обратным клапаном. Когда разрежение во впускном коллекторе было достаточно сильным, из ёмкости откачивался воздух. При повышении давления в коллекторе клапан закрывался и сохранял в резервуаре пониженное давление. Некоторое время привод мог работать за счёт этого запаса.

Во время каждого хода в систему поступал наружный воздух. Он постепенно заполнял резервуар, и сохранённый перепад уменьшался. Поэтому одной ёмкости было недостаточно для долгого движения с большой нагрузкой. Продолжительность помощи зависела от её объёма, герметичности и расхода воздуха через привод.

Более надёжным решением был вспомогательный вакуумный насос. Иногда его объединяли с механическим бензонасосом в одном корпусе. Топливо и воздух проходили через раздельные рабочие камеры, а движение обеим секциям передавалось от двигателя. Вакуумная часть откачивала воздух и поддерживала работу дворников, когда разрежение во впуске ослабевало.

Например, на Buick серий 50-70 1953 года применяли именно комбинированный топливно-вакуумный насос. Заводское руководство требовало, чтобы при проверке щётки двигались с почти постоянной скоростью независимо от оборотов и открытия дросселя. Заметное замедление на таком автомобиле могло указывать на неисправный насос, треснувший шланг или негерметичное соединение. Зависимость от педали была особенно характерна для простых систем, получавших разрежение прямо из коллектора.

Переход на электрический привод

Электромотор получал питание от бортовой сети, поэтому перемены давления во впуске переставали влиять на щётки. При разгоне, на подъёме и после отпускания газа они могли продолжать работать в выбранном режиме. Для поддержания скорости больше не требовались вакуумный резервуар, дополнительные воздушные магистрали и насос.

Обе конструкции некоторое время существовали параллельно, встречались и смешанные системы. В одном из решений TRICO, запатентованном в 1960 году, щётки уже приводил электромотор, а омыватель ещё использовал разрежение.