Как работает гидромуфта вентилятора охлаждения

Проверяем гидромуфту ЯМЗ

Частично охлаждение выполняется набегающим воздушным потоком, но в большей степени это связано с работой вентилятора. Для снятия с устройства чрезмерных динамических нагрузок, устранения шума и вибрации, поддержания нужной частоты вращения служит гидромуфта МАЗ или привод вентилятора.

Если на силовой установке появляются следы масла, нужно проверить гидромуфту ЯМЗ вместе с вентилятором. Течь в этом месте будет способствовать распространению масла по всему двигателю автомобиля. В таких ситуациях течет масло исключительно при работе муфты.

Проверка выполняется следующим образом:

Гидромуфту МАЗ демонтируют;
В процессе разборки оценивают состояние сальника;
Снимают фланец; Разбирают устройство.

Причиной проблемы может оказаться неисправность подшипника. В этом случае следует заменить ремкомплект новым. Так вы избежите дорогостоящего ремонта в будущем.

После сборки двигатель промывают, при желании можно покрасить гидромуфту ЯМЗ. Остается поставить на место вентилятор пластиковый либо металлический. Если вы не знаете, какой выбрать, советуем обратится к нашему консультанту по телефону +7 (495) 223-89-79.

Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения

Вискомуфта — это специальное устройство, которое вращает охлаждающий вентилятор благодаря специальной жидкости. Оно имеет круглую форму с силиконовой основой, заполненной смазкой; служит для плавного регулирования вентилятора. Принцип работы на первый взгляд покажется сложным, однако, если разобраться, это не так: коленчатый вал вращается, передавая энергию на первый вал муфты. Далее устройство ускоряется, из-за чего силикон внутри него становится более вязким. Муфта блокируется, после чего начинает вращаться второй диск, на котором расположен радиаторный вентилятор.

Силиконовая жидкость из резервуара поступает в основную камеру, сцепляя муфту, и вентилятор вращается быстрее. Сломанная или ослабленная термостатическая пружина в ступице сцепления не может быть заменена или отремонтирована. Силиконовая жидкость, просачивающаяся мимо подшипника, означает, что муфта должна быть заменена.

Чтобы подтвердить диагноз, начните с этого простого теста: вращайте вентилятор так сильно, как можете, на двигателе, который не был запущен в тот день. Если вентилятор вращается более чем в пять раз, вы можете поспорить, что сцепление плох. Вы должны чувствовать некоторое сопротивление, и вентилятор может вращаться до трех раз, в зависимости от температуры окружающей среды. Но даже если он вращается три или меньше раз, сцепление все еще может быть плохим. В этих транспортных средствах силиконовая жидкость не сбрасывается в ночное время, поэтому вентилятор может едва вращаться на холодном двигателе.

Вискомуфта используется практически на всех моторах, так как устройство отличается надежностью и безопасностью

Если в движущийся механизм засунуть по неосторожности или неопытности руку, устройство остановится, предотвращая таким образом травму

Устройство и принцип работы

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Устройство вентилятора радиатора

Автомобильный вентилятор системы охлаждения ДВС имеет минимум четыре лопасти, которые закреплены на едином общем шкиве. Лопасти расположены под определенным углом относительно плоскости вращения. Это сделано для максимально эффективного забора и последующей подачи воздуха. Жестко установленных закономерностей в устройстве вентилятора нет, хотя наиболее распространенной стала такая конструкция, которая включает в себя крыльчатку на 8 лопастей.

Разновидности привода

Вентилятор радиатора может отличаться по конструкции привода. Существующие типы делятся на:

механический;
гидромеханический;
электрический;

Механический привод

Такой привод представляет собой конструкцию, которая является по сути постоянным приводом от коленчатого вала силовой установки. Такой привод является простейшим и реализован при помощи ременной передачи. Основным недостатком механического привода является отбор мощности у агрегата, которая расходуется на обеспечение постоянного вращения вентилятора. Сегодня механический привод практически не используется в системах охлаждения на гражданских авто.

Гидромеханический привод

Данный тип привода представляет собой решение, которое реализовано путем установки вязкостной муфты (вискомуфты) или гидравлической муфты. Указанные муфты имеют постоянный привод от коленчатого вала двигателя. Для того, чтобы сохранить лопасти вентилятора в сохранности при работе ДВС на максимальных оборотах и высокой скорости вращения коленчатого вала, крыльчатку вентилятора соединяют со шкивом именно посредством гидро или вязкостной муфты. Встречается также определение термомуфты, которое применительно зависимо от особенностей конструкции.

Муфта может частично или полностью блокироваться под воздействием увеличивающейся температуры жидкости, которой она заполнена. Такой заполняющей жидкостью выступает силикон. Увеличение температуры происходит в результате повышения оборотов коленчатого вала и возрастающей нагрузки на двигатель. Муфта блокируется и начинается вращение вентилятора охлаждения. Гидравлическая муфта отличается по принципу устройства от вязкостной муфты и блокируется зависимо от количества масла, которое находится в муфте.

Получается так, что вискомуфта зачастую заполнена силиконовым гелем, который имеет способность к изменению своих свойств под влиянием температуры. В муфту заливают силиконовое масло в количестве около 30-и или 50-и мл. Блокировка муфты оказывает влияние на скорость вращения вентилятора независимо от частоты вращения коленвала ДВС. Если силовой агрегат выходит на режим высоких оборотов, тогда муфта замедляет вращение крыльчатки, тем самым оберегая вентилятор от разрушения при высокой скорости вращения. Главной задачей всех типов муфт, которые отличаются по принципу работы и конструктивным особенностям, является удержание скорости вращения вентилятора в строго ограниченных рамках. Вискомуфта обеспечивает такой диапазон оборотов, который необходим крыльчатке для наиболее эффективного охлаждения.

Как уже было сказано, вентиляторы с механическим приводом стали редким явлением, но полностью не исчезли. Такое устройство еще можно встретить на некоторых моделях авто, которые имеют продольно расположенный силовой агрегат. Еще одним сегментом автомобилей, в котором установка вентилятора с подобным типом привода является повсеместной и оправданной, оказываются мощные внедорожники. Такие машины способны преодолевать водные препятствия и подготовлены для эксплуатации в условиях крайне повышенной влажности. Дело в том, что любая электроника выходит из строя после контакта с водой, а вискомуфты являются полностью герметичными устройствами и не боятся влаги.

Электрический привод

Активное развитие и внедрение электронных устройств управления и контроля различных систем в процессе работы двигателя привело к появлению вентилятора радиатора с электрическим приводом. Данный привод имеет отдельный электродвигатель и собственную систему управления. Контроллер позволяет задавать интенсивность работы крыльчатки и гибко изменять скорость и длительность вращения вентилятора на основе показаний температурного датчика. Датчик измеряет показания температуры охлаждающей жидкости в ДВС. Такое решение повысило не только эффективность, но и позволило добиться улучшенной равномерности охлаждения двигателя сравнительно с системами, которые основаны на использовании вискомуфты.

Преимущества гидромуфты

Если рассматривать другие разновидности муфт в приводе вентилятора, а именно электрическую и вискомуфты, у гидромуфты на лицо явные преимущества.

Отсутствует целая электрическая цепь для управления и контроля над работой узла.
Более высокая надёжность конструкции, что увеличивает время безотказной работы во время эксплуатации двигателя.
Включение и выключение вентилятора у гидромуфты самое быстрое.

Все явные преимущества гидромуфты заметно ухудшает не самый надёжный элемент системы – её выключатель. На практике используют разные способы для поднятия общей надёжности. Один из таких – применение выключателя от «Урал-4320».

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
Высокая степень надёжности при эксплуатации.

С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

Назначение гидромуфты

Важнейший узел для обеспечения эффективного охлаждения двигателя — гидромуфта. КамАЗ без неё имел бы непрерывно работающий вентилятор охлаждения. Смысл ее — в нужное время включать вентилятор, а затем выключать. Ведь в моменты прогрева двигателя, а также в холодное время эксплуатации автомобиля обдув совсем не нужен.

Прямое назначение гидромуфты – в нужное время передать крутящий момент коленчатого вала двигателя вентилятору охлаждения. Также она значительно гасит резкие изменения в работе коленвала и служит хорошим демпфером для привода вентилятора.

Как работает этот уникальный узел системы охлаждения, будет понятно из его строения.

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
Высокая степень надёжности при эксплуатации.

С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

Устройство и принцип работы

Устройство гидротрансформатора Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Гидротрансформатор — принцип работы

Выключатель гидромуфты

Металлический корпус с термодатчиком, напрямую связанным с охлаждающей жидкостью, — это и есть выключатель гидромуфты. КамАЗ обладает следующим температурным режимом: при повышении температуры тосола или антифриза до 83-86 о С (горячий или холодный выключатель) рабочая масса в датчике начинает плавиться и расширяться, толкая при этом шток. Канал для поступления масла в гидромуфту при этом открывается. При обратном понижении температуры охлаждающей жидкости пружинка возвращает шток открытия выключателя на место.

Что же делают три положения выключателя гидромуфты? «Флажок» выключателя даёт возможность выбрать три основных режима работы:

автоматический;
постоянно открытый вариант;
постоянно закрытый.

Понятно, что автоматический режим является основным рабочим и при исправной гидромуфте вентилятора не переключается в другие положения. В случае возникновения неисправности в выключателе (что вполне возможно), его устанавливают в режим «постоянно открыт». А при первой же возможности выключатель заменяется.

Третий режим выключателя гидромуфты – «постоянно закрыт», используют в случае преодоления автомобилем глубоких бродов. В этих случаях работа вентилятора не просто не нужна, а будет только вредить.

Источник

Выключатель гидромуфты

автоматический;
постоянно открытый вариант;
постоянно закрытый.

Режим блокировки

Устройство гидротрансформатора с блокировкой Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Как проверить вискомуфту вентилятора охлаждения

После длительного простоя автомобиля, вискомуфта нуждается в замене масла, а также проверке состояния и работы в целом. Кроме того, возможен выход из строя в следствие износа или каких-либо других причин.

Это может потребовать кратковременного движения, чтобы заставить его проскочить. Реклама — Продолжить чтение ниже. Если ваша муфта вентилятора не работает так, как она должна быть, это, вероятно, связано с утечкой жидкости или плохой термостатической пружиной или клапаном.

Когда происходит утечка, он находится на уплотнении подшипника в центре задней части муфты. Проведите пальцем по стыку, и если вы получите большую куклу черного слизи, силиконовую жидкость, просочившись из корпуса. Легкий мазок из силиконовой жидкости может быть нормальным просачиванием — никакая печать не идеальна. Очевидно, что если значительная часть жидкости отсутствует, сцепление не будет вращаться так быстро, как должно.

Распознать поломку вискомуфты достаточно сложно, однако способы проверить ее работоспособность имеются.

Посмотрите на частотность оборотов устройства при холодном и разогретом моторе. В первом случае странные звуки обычно не наблюдаются, а количество оборотов соответствует норме. При горячем же картина другая: слышатся посторонние шумы, а частота вращений вискомуфты может не соответствовать норме.

Что касается другого потенциального виновника, то большинство терпящих термостатические пружины открывают клапан слишком рано. С другой стороны, неисправные клапаны, которые закрываются, приводят к низкой скорости вращения вентилятора и небольшому охлаждению.

Пусть говорят, что вращение вентилятора не выявило проблемы, нет утечки, и вы думаете, что пружина в порядке. У вас может быть плохой клапан. Вы не можете использовать инфракрасный термометр, потому что он будет считывать температуру соседней поверхности, которая может сильно отличаться от температуры воздуха Найдите шов в кожухе вентилятора с достаточной гибкостью, чтобы вы могли вставить зонд, не вставая на путь вентилятора. При необходимости просверлите небольшое отверстие в кожухе. Проверьте датчик температуры двигателя или сканирующий прибор.

Различного рода шумы часто появляются из-за неисправных подшипников. Также причиной неисправности устройства может быть уплотнение сальников, либо же вытекшая специальная силиконовая жидкость.

Вискомуфта вентилятора охлаждения: где находится и как работает

Изменение скорости вращения вентилятора производится плавно, бесступенчато, мгновенного включения и выключения вентилятора с вискомуфтой никогда не происходит

В полноприводной трансмиссии легковых транспортных средств с продольным положением двигателя стандартной вязкостной муфтой выполняются функции эрзац-дифференциала или специального блокировочного элемента, дополняющего обычный дифференциал. Тем не менее, с конструктивной точки зрения устройство представлено множеством круглых ведущих и ведомых пластинчатых элементов с выступами и отверстиями, которые располагаются внутри полностью водонепроницаемого корпуса, наполненного дилатантной жидкостью.

При отсутствии или незначительном объёме автомобильного масла внутри рабочей камеры наблюдается свободное вращение приводного диска. Только в процессе постепенного прогрева двигателя и повышения температурного режима тосола происходит нагрев биметаллической пластины и её расширение, что вызывает раскрытие впускной клапанной системы, проникновение рабочей жидкости внутрь камеры и увеличение скорости вращательных движений вентилирующей крыльчатки. При уменьшении сцепляющего коэффициента заметно увеличивается разница в частоте вращения корпуса и приводного вала вискомуфты, что замедляет работу вентиляторной крыльчатки.

Устройство вентилятора радиатора

Разновидности привода

Вентилятор радиатора может отличаться по конструкции привода. Существующие типы делятся на:

механический;
гидромеханический;
электрический;

Механический привод

Гидромеханический привод

Электрический привод

Гидромуфты подразделяются на регулируемые и замкнутые.

Регулируемые гидромуфты предназначены, как правило, для относительно неглубокого (до 30-40%) регулирования частоты вращения ведомого вала привода. Наиболее экономичным такое регулирование является лишь для машин, у которых мощность нагрузки в процессе работы изменяется пропорционально кубу частоты вращения турбины, т.е. N 2 =(i 3) Nн (Nн- номинальная мощность при полной скорости и n 1 =const.). К таким машинам относятся мощные (до15тыс.квт) центробежные насосы, турбогенераторы, вентиляторы. Менее экономичным регулирование с помощью гидромуфт является в случае, когда мощность изменяется пропорционально квадрату частоты вращения,т.е. N 2 =(i 2) Nн. Максимальные потери мощности Nпот. в первом случае составляют Nпот.= 0,148 Nн при i=0,666, а во втором случае 0,25 Nн- при i=0,5. Для многих лопастных машин регулирование гидромуфтой имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами регулирования скорости.

Как проверить вискомуфту (на примере «УАЗ Патриот»)

Система двигательного охлаждения автомобиля «УАЗ Патриот» оснащается стандартной вязкостной муфтой с вентилятором. Это устройство осуществляет надёжную защиту от перегрева посредством включения при выходе температуры двигателя за пределы установленных рабочих показателей. Вязкостная муфта не имеет жёсткого соединения с коленвалом, а запуск холодного мотора вызывает её вращение на малой скорости.

Применение вискомуфты снижает к минимуму роль жалюзи перед радиатором охлаждения, хотя в УАЗах с постоянным приводом вентилятора водителю постоянно приходится управлять жалюзи

Самостоятельно диагностировать в штатном режиме поломку вязкостной муфты очень непросто, но существует несколько способов, позволяющих легко убедиться в работоспособности такого устройства. Чтобы проверить вискомуфту вентилятора охлаждения «УАЗ Патриот», следует присмотреться к состоянию оборотов механизма в условиях включённого холодного и разогретого двигателя.

При холодном движке не могут проявляться посторонние шумы, а оборотистость сохраняется на оптимальных показателях. На разогретом моторе возможно возникновение сбоёв в оборотах или появление нехарактерных звуков.

К числу основных причин некорректной работы устройства можно отнести и протекание силиконовой жидкости или избыточное уплотнение сальников.

Назначение гидромуфты

Как работает этот уникальный узел системы охлаждения, будет понятно из его строения.

Преимущества гидромуфты

Отсутствует целая электрическая цепь для управления и контроля над работой узла.
Более высокая надёжность конструкции, что увеличивает время безотказной работы во время эксплуатации двигателя.
Включение и выключение вентилятора у гидромуфты самое быстрое.

История появления

Первый в мире серийный легковой автомобиль без педали сцепления Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Ремонт вискомуфты своими руками

Если это устройство перестало работать, то сначала надо заправить его гелем или спецмаслом.

Специалистов, которые могут починить вискомуфту не много. Иногда дешевле и быстрее выходит купить новое устройство или перейти на электровентилятор.

Чтобы установить вентилятор охлаждения ДВС с электроприводом, нужны следующие детали:

Сам вентилятор с электрическим приводом.
Провода площадью сечения 6 мм2.
Предохранитель на 40 Ампер.
Реле-регулятор на 30 Ампер или более.
Термореле, например, от жигулей, которое срабатывает при нагреве двигателя до 87 градусов.

Термореле можно приклеить к радиатору или рядом с термостатом на металлическую поверхность.

После этого, надо сделать схему подсоединения, как на автомобилях Ваз. Вазовская электросхема подключения вентилятора прослужит около 5 лет.