В последнее время все больше популярности обретают кроссоверы, или так называемые паркетники. Эти автомобили отличаются от настоящих внедорожников не только отсутствием несущей рамы (здесь эту функцию выполняет кузов), но и «нечестным» полным приводом с электронными блокировками. Причем подключается он автоматически. Чтобы связать между собой две оси, используется вискомуфта. Что это за элемент, знает далеко не каждый автомобилист. В сегодняшней статье мы рассмотрим данный механизм подробней.
Как это работает
Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения напрямую связан со своим строением. Благодаря этим особенностям вентилятор работает не постоянно, а в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Это позволяет системе охлаждения работать максимально эффективно. Сама вискомуфта состоит из неразборного корпуса овальной формы. Внутри него располагаются два диска. Один из них жестко крепится на валу крыльчатки вентилятора. Другой закреплен на валу, соединенным с приводом. Диски находятся в вязкой силиконовой жидкости, она же находится в небольшом резервуаре. Также в конструкцию входит биметаллическая пластина.
Работает эта система следующим образом. При нормальной температуре воздуха диски находятся либо на небольшом расстоянии друг от друга, либо слегка зацепляются. В любом случае один проскальзывает относительно другого. В таком положении вентилятор не работает.
Повышение температуры ведет к тому, что биметаллическая пластина, сжимаясь, прогибается, выдавливая из резервуара жидкость. В итоге давление на один из дисков увеличивается. Он прижимается к диску крыльчатки вентилятора и начинает его крутить. Чем выше температура, тем они плотнее прижимаются, и меньше проскальзывают. При снижении температуры пластина возвращается в исходное положение. Давление внутри камеры нормализуется, и вентилятор останавливается.
Устанавливается вискомуфта вместе с вентилятором на вал помпы. Иногда эту конструкцию можно увидеть на коленчатом валу, все зависит от компоновки данной модели автомобиля. Вентилятор с вискомуфтой намного эффективнее простой крыльчатки, установленной на вал. Ведь работает он по мере необходимости, не охлаждая двигатель, например, при прогреве зимой. Чаще всего вентиляторы с вискомуфтой устанавливаются на автомобили, постоянно работающие под нагрузкой:
- Внедорожники;
- Кроссоверы;
- Спорткары;
Грузовики.
Это объясняется более эффективным охлаждением в любых условиях.
Что за жидкость
Она находится в закрытом корпусе устройства под названием вискомуфта. Что это такое? Внутри муфты находится дилатантная жидкость, которая изготавливается на основе силикона.
Обладает особыми свойствами. В спокойном состоянии она жидкая. Но как только происходит смешивание молекул, она меняет свою плотность. Заливается дилатантная жидкость на весь срок эксплуатации механизма.
Роль в системе охлаждения ДВС
Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения. интересная теория
Вентилятор с вискомуфтой устанавливается на автомобили с продольным расположением двигателя (обычно это полноприводные и заднеприводные модели). При такой компоновке шкив вентилятора радиатора целесообразней всего соединить со шкивом водяной помпы. Как известно, вращение водяной помпе передается сервисным ремнем от шкива коленчатого вала.
Недостаток такой конструкции в том, что скорость вращения крыльчатки вентилятора всегда будет пропорциональна оборотам коленчатого вала. Подобное устройство приведет к тому, что на высоких оборотах в условиях холодного воздуха двигатель будет чрезмерно охлаждаться, что снизит его КПД. К тому же постоянное соединение крыльчатки и шкива коленчатого вала увеличит механические потери на трение, что будет отнимать мощность и повышать расход топлива.
Устройство
Разница в конструкции вискомуфт вентилятора Toyota, BMW, Mercedes, Audi. минимальна, так как все они устроены и работают по единому принципу.
Вал с соединительным фланцем крепится к приводу помпы охлаждения, поэтому его скорость вращения всегда пропорциональна оборотам коленчатого вала. К валу, в свою очередь, крепится приводной шкив, который вращается в рабочей камере. Рабочая и резервная камеры разделены пластинами. Переход между камерами возможен только через впускные клапаны и возвратные каналы. Изначально резервная камера заполнена специальным силиконовым маслом. Приводной шкив, или диск, как его еще называют, имеет по окружности косые зубья, которые при вращении позволяют выгонять масло обратно в резервную камеру. Поверхность приводных дисков, как и делительных пластин, имеет специальные ребра, которые превращают рабочую камеру в своеобразную сеть лабиринтов, по которым циркулирует силиконовое масло.
Корпус муфты, к которому и крепится крыльчатка вентилятора, соединяется с валом (ротором вискомуфты) посредством обычного шарикового подшипника. Впускные клапаны соединены с биметаллической пластиной, которая располагается в передней части корпуса вискомуфты. При нагреве пластина расширяется, что приводит к увеличению пропускного сечения клапанов.
Свойства силиконового масла
Основная особенность силиконовой жидкости, использующейся в вискомуфтах вентиляторов, – термостойкость и вязкостная стабильность. С изменением температуры масло лишь незначительно изменяет свою вязкость.
В некоторых источниках указывается, что с повышением температуры масло расширяется, что и провоцирует вязкостное зацепление приводного диска с корпусом вискомуфты. Подобное понимание принципа работы вискомуфты вентилятора охлаждения является ложным и возникло, скорее всего, из-за сравнения вискомуфты вентилятора с вязкостными муфтами раздаточных коробок полноприводных автомобилей. В вискомуфтах дифференциалов используется дилатантная жидкость, вязкость которой сильно зависит от скорости деформации сдвига.
Принцип работы
Когда рабочая камера не заполнена маслом, приводной диск свободно вращается в рабочей камере. Небольшое количество масла все же присутствует, но коэффициент сцепления приводного шкива с корпусом вискомуфты минимален, поэтому с повышением оборотов двигателя скорость вращения крыльчатки не увеличивается.
Процесс прогрева двигателя и увеличения температуры тосола в радиаторе сопровождается нагревом биметаллической пластины. Нагреваясь, пластина расширяется, что приводит к открытию впускного клапана и увеличению количества рабочей жидкости, проникающей из резервной в рабочую камеру. Возникающее между приводным диском и разделительными пластинами трение приводит к увеличению скорости вращения корпуса и крыльчатки вентилятора.
Когда двигатель нуждается в максимальном охлаждении, биметаллическая пластина изогнута настолько, чтобы обеспечить максимальное проходное сечение впускных клапанов. В таком случае разница частоты вращения вала и корпуса вискомуфты минимальна, поэтому повышение оборотов коленчатого вала приводит к практически равнозначному увеличению скорости вращения крыльчатки вентилятора.
Проверка работоспособности
Проверить вязкостную муфту вентилятора не составит особого труда. Согласно инструкции по эксплуатации транспортных средств, это необходимо делать сперва на непрогретом ДВС, а затем после того, как он выйдет на рабочую температуру. Вот чем отличается работа механизма в этих режимах:
- Холодная система. Мотор работает, водитель кратковременно несколько раз повышает обороты двигателя. Исправное устройство не будет передавать крутящий момент на крыльчатку, так как выпускное отверстие должно оставаться открытым, и между дисками не происходит сцепка.
- Горячая система. В этом случае в зависимости от температуры тосола будет зависеть перекрытие сливного контура, и вентилятор немного вращается. Обороты должны повышаться, когда водитель нажимает педаль газа. В этот момент температура двигателя повышается, помпа гонит горячий антифриз по магистрали к радиатору, и биметаллическая пластина деформируется, перекрывая отвод рабочей жидкости.
Самостоятельно без диагностики на СТО механизм можно проверить следующими способами:
- Мотор не работает. Попытаться провернуть лопасти вентилятора. При этом должно ощущаться некоторое сопротивление. Вентилятор не должен вращаться по инерции;
- Заводится двигатель. Внутри механизма первые несколько секунд должен быть слышен небольшой шум, который постепенно стихает за счет некоторого заполнения полости рабочей жидкостью.
- После того, как двигатель немного поработает, но еще не выйдет на рабочую температуру (термостат не открыт), лопасти будут немного вращаться. Сворачиваем лист бумаги в трубку и вставляем его в крыльчатку. Вентилятор должен заблокироваться, но при этом должно быть некоторое сопротивление.
- Следующий этап подразумевает демонтаж муфты. Устройство опускается в кипяток, чтобы его внутренние детали нагрелись. Попытка провернуть лопасти должна сопровождаться сопротивлением механизма. Если такого не происходит, это значит, что в муфте недостаточно вязкостного вещества. В процессе этой работы можно дополнительно демонтировать теплообменник системы охлаждения, и промыть его.
- Проверить наличие продольного люфта. В исправном механизме этого эффекта не должно быть, так как между дисками должен сохраняться постоянный зазор. В противном случае механизм нуждается в ремонте или замене.
