Что такое вискомуфта полного привода, как работает и для чего нужна

Устройство и работа системы питания бензинового двигателя с впрыском топлива

Преимущества
системы впрыскивания бензина: высокая
литровая мощность двигателя и улучшенная
экономичность за счет точного распределения
доз топлива по цилиндрам и меньшего
сопротивления впускного тракта (нет
карбюратора), возможность точного
регулирования состава горючей смеси,
минимальная токсичность отработавших
газов.

Системы
питания с впрыскиванием бензина
классифицируют по следующим признакам:

по
месту подвода топлива — центральный
(моно) впрыск, распределенный (форсунки
у каждого впускного клапана),
непосредственный (форсунки в головке
цилиндров).

Рассмотрим
систему питания с впрыскиванием бензина.
Бензин из бака под давлением подается
через гидроаккумулятор и топливный
фильтр к дозатору-распределителю, а от
него к рампе — специальному трубопроводу,
в котором поддерживается постоянное
давление. В рампе установлены форсунки,
которые впрыскивают бензин во впускной
коллектор. Так как в рампе поддерживается
постоянное давление, то количество
впрыскиваемого форсункой топлива будет
зависеть только от времени ее открытия.
Зная расход воздуха и требуемый на
данном режиме коэффициент α, можно
подать точную дозу топлива. Количество
воздуха замеряет датчик-расходомер. Он
же воздействует на регулятор давления
топлива, а тот, в свою очередь, на
дозатор-распределитель, обеспечивая
заданное давление и цикловую подачу.
Насос рассчитан на подачу топлива в
5…10 раз большую, чем нужно для работы
двигателя при полной нагрузке, поэтому
большая часть топлива от регулятора
давления идет на слив, что обеспечивает
прокачку топлива через фильтр несколько
раз в час.

При
пуске двигателя в работу включается
пусковая форсунка, а воздух в цилиндры
поступает через специальный дополнительный
канал во впускном коллекторе.

Для чего она применяется

В современных автомобилях вязкостные муфты применяют для:

• временного перевода в полноприводный режим работы (AWD);
• блокировки межосевого дифференциала.

Остановимся на этих моментах поподробнее.

Перевод транспортного средства в AWD-режим

Многие современные кроссоверы или «паркетники», а также некоторые минивэны, седаны или хетчбэки, оборудованы так называемым временно подключаемым полным приводом колес. Ось дифференциала ведущего (как правило, переднего) моста соединена через вискомуфту с аналогичным узлом задних колес. В нормальных условиях оба вала вращаются с одинаковой скоростью. Вязкость силиконовой жидкости не меняется, а, следовательно, и передачи крутящего момента на задний мост не происходит. Как только передние колеса начинают пробуксовывать, в работу «включается» вискомуфта. Затем автомобиль снова переходит в стандартный переднеприводный режим работы.

На заметку! У автомобилей, оборудованных временно подключаемым полным приводом посредством вискомуфты диаметр передних и задних колес обязательно должен быть одинаковым. Это позволит избежать ложных срабатываний ВМ (например, при езде по трассе). Если же установить ведущие передние колеса меньшего диаметра (в этом случае они будут делать больше оборотов в минуту, чем задние), то при определенных скоростях движения вискомуфта может «подумать», что они пробуксовывают и подключит полный привод в самый неподходящий момент.

Внутри вискомуфты находится дилатантная жидкость (ДЖ), вязкость которой увеличивается в разы по мере ускорения интенсивности ее перемешивания. Если скорость транспортного средства стабильна (когда машина не буксует), то ДЖ имеет жидкую консистенцию и пластины вращаются одинаково (параллельно друг другу). Наблюдается лишь минимальное смешивание жидкости. В результате пробуксовки ведущий вал начинает очень быстро вращаться (следовательно, и пластины, находящиеся на нем), а ведомый, практически, находится без какого-либо движения. Далее происходит очень интенсивное перемешивание ДЖ, резкое увеличение ее вязкости. Также наблюдается нагрев жидкости и ее расширение, в результате чего пластины начинают довольно сильно прижиматься друг к другу (они, практически, «склеиваются» вместе). Происходит передача части вращательного момента от ведущего вала на ведомый, машина перестает буксовать, скорость вращения обоих валов стабилизируется, вязкость жидкости существенно снижается, ее перемешивание прекращается и задняя ось отключается. То есть, «все возвращается на круги свои».

Блокировка межосевого дифференциала

Одним из неотъемлемых узлов трансмиссии является дифференциал. Он предназначен для того, чтобы при повороте колеса могли вращаться с разными угловыми скоростями, так как они (правое и левое) при осуществлении такого маневра проходят разные по длине пути. На некоторых автомобилях предусмотрена блокировка дифференциала с помощью интегрированной в него вискомуфты. Такая функция весьма полезна, если одно из ведущих колес (например, попав на мокрый или скользкий участок дорожного полотна) начинает пробуксовывать. В этом случае ВМ блокирует дифференциал. На оба колеса передается одинаковый крутящий момент. После того, как «проблемный» участок дороги преодолен, диски вискомуфты «разъединяются» и дифференциал переходит в нормальный режим работы.

На заметку! На внедорожниках (например, Subaru Forester или BMW 325ix E30), оснащенных системой постоянного полного привода, ВМ «работает» при пробуксовке одного из ведущих мостов. Технологически она интегрирована в центральный дифференциал и блокирует его для выравнивания скорости вращения переднего и заднего валов.

Как работает вискомуфта?

Принцип
работы вискомуфты основан на смене степени густоты жидкости, которой заполнен
корпус. Чем интенсивнее она перемешивается, тем гуще становится. Когда машина идёт
равномерно, основные и ведомые диски движутся с одинаковой скоростью,
перемешивания жидкости между ними не происходит. Когда валы (основной и
ведомый) начинают вращаться с различной скоростью, диски также вращаются
неравномерно. Вращение ведущих дисков в этом случае идентично вращению
основного вала. Вязкость наполнителя повышается, что способствует передаче
вращающего момента от одного вала к другому.

Если
разница в оборотах дисков будет повышаться, увеличится и вязкость наполнителя.
Это приведет к блокировке вязкостной муфты. Если деталь стоит в полном приводе,
ее наличие способствует подключению заднего моста, когда в этом есть
необходимость. При несоответствии угловой скорости оборотов колес на разных
мостах механизм срабатывает и начинается распределение момента между мостами. Так
и происходит автоматическая блокировка межосевого дифференциала.

Полный
привод нужен для езды по некачественному дорожному покрытию, во время гололеда
или в городе, но для полного бездорожья он не подходит. Это связано с
запаздыванием начала работы механизма при смене сцепления шин с дорогой, что в
конечном итоге может привести к выходу из строя механизма. Муфта может быть
очень полезна для разгрузки колес при поворотах.

Вязкостная
муфта также применяется и в вентиляторе радиатора. Она запускает вентилятор,
когда ОЖ поступает в радиатор под давлением, обеспечиваемым термостатом. Конструкция
такой муфты дополнена емкостью для рабочей жидкости и клапаном.

Как ремонтировать вискомуфту

Если двигатель начинает перегреваться и сильно шуметь при работе на высоких оборотах, не нужно спешить заменять вискомуфту. Если правильно подойти к такой проблеме, ее можно устранить малыми силами. Зачастую поломка происходит при утечке масла из основания конструкции, что требует повторного залития силикона

Для решения проблемы нужно осторожно изъять деталь с насоса, а после выполнить ее разборку. На круглом диске элемента должна присутствовать пластина с пружиной, под которой расположено отверстие для масляной основы

Чтобы предотвратить поломку изделия, необходимо соблюдать осторожность при демонтаже штифта. Затем следует приступить к добавлению смазки, для чего лучше задействовать шприц

Важно отметить, что при выполнении такой задачи вискомуфту лучше размещать горизонтально. С помощью шприца можно взять 15-20 мл жидкости, и медленно поместить ее во внутрь

Через несколько минут силикон должен плотно проникнуть в вискомуфту и обрести достаточно твердое состояние. В конечном итоге нужно провести очистку поверхности конструкции от излишка силикона и выполнить повторный монтаж детали.

При отсутствии навыков в выполнении подобной задачи и незнании общего принципа действия вискомуфты лучше отказаться от ремонта своими руками и доверить починку опытному специалисту.

Еще одной распространенной причиной повреждения вискомуфты считается деформация подшипников. Первым симптомом подобной неисправности является интенсивный шум. Для ремонта изделия его нужно демонтировать, открутив три фиксирующие болта. В таком случае конструкция легко отсоединится из отсека двигателя. После изъятия муфты и слития силикона можно начинать процедуру замены подшипников.

Особых сложностей в решении такой задачи нет, но чтобы упростить задачу, рекомендуется воспользоваться специальным съемником. Такой инструмент имеется в каждом гараже. При использовании подручных средств можно вовсе повредить узел и доставить себе дополнительные хлопоты в виде недешевого ремонта. Завершив установку нового подшипника, остается повторно собрать деталь и запустить двигатель.

Также при выполнении ремонта нельзя забыть о заливе нового силикона, которая сливалась перед ремонтом. Если муфта «ведет себя неправильно», не нужно спешить покупать новое изделие, ведь, возможно, проблема кроется в незначительной поломке, которая быстро решается своими руками. И для этого не обязательно обладать особыми навыками и умениями.

Единственной проблемой при ремонте бывает сложность поиска инструмента для изъятия старого подшипника. Если его нет в гараже, можно одолжить у друзей или приобрести в автомастерской. Остальные детали и расходные элементы доступны во всех автомобильных магазинах.

Также важно отметить, что не все вискомуфты оснащены отверстием для заливки жидкости. Если у вас отсутствует опыт в ремонте таких конструкций, лучше не спешить с принятием действий и доверить задачу по замене или ремонту вискомуфты обученному специалисту.. Также важно избегать применения грубой физической силы, ведь диск муфты характеризуется уязвимостью к интенсивным воздействиям и может выйти из строя при малейшей нагрузке

В таком случае последствия будут необратимыми и придется полностью менять устройство

Также важно избегать применения грубой физической силы, ведь диск муфты характеризуется уязвимостью к интенсивным воздействиям и может выйти из строя при малейшей нагрузке. В таком случае последствия будут необратимыми и придется полностью менять устройство

В основном, понять принцип работы вискомуфты несложно даже начинающему автомобилисту. То же самое касается ремонтных работ и обслуживания детали, которые не требуют специфических навыков или профессионального опыта. Достаточно следовать простой инструкции и учитывать рекомендации специалистов.

Немного о применении вискомуфт

На сегодняшний день вязкостные муфты в автомобильной индустрии применяются всего в двух случаях, причем первый еще остается актуальным, но и от него постепенно отказываются. Итак:

1. Для охлаждения ДВС. Те самые вискомуфты вентиляторов, которым посвящен данный материал, можно назвать исчезающим техническим решением. Устроено все предельно просто: на штоке закрепляется муфты с вентилятором, приводимым в движение через ременную передачу. Сама система хорошо себя показывается в зимний период, а вот летом вискомуфты вентиляторов показывают себя не так хорошо. Их вытесняют электронные вентиляторы, работающие в тандеме со специальным датчиком;
2. Для подключения полного привода. Как показывает практика, сегодня в 70, а то и 80 процентах кроссоверов устанавливаются вязкостные муфты, отвечающие за подключение полного привода в автоматическом режиме. Но и их постепенно вытесняют электромеханические устройства.

Запчасти на audi 80

Амортизатор крышки багажника (двери 3/5-й задней) 1.6 ABB Почему же вискомуфты в целом остаются актуальными? Причин несколько:

• Они просты и весьма надежны;
• Вискомуфты достаточно дешевы. Более сложная электромеханика обходится производителям автомобильных комплектующих дороже;
• Они очень прочные. Корпус устройства вполне может выдержать давление от 15 до 20 атмосфер. Нередки случаи, когда автомобиль с вискомуфтой спустя 7 лет эксплуатации продают и его новый владелец не сталкивается с проблемой поломки устройства еще долгие годы.

Впрочем, недостатки тоже есть. Так, например, вискомуфты не слишком-то ремонтопригодны. В описаниях к данным устройствам почти что прямым текстом сказано, что они одноразовые и в целом их ремонт нецелесообразен. Кроме того, подобные устройства не рассчитаны на длительную эксплуатацию, хотя практика показывает, что работать они могут очень долго — приятное исключение из правил. Если вискомуфты используются в приводе, система оказывается не слишком эффективной – максимальный крутящий момент передается лишь при сильной пробуксовке передних колес, подключение привода вручную становится невозможным и т.п.

Вязкостная муфта: устройство и принцип работы

Вискомуфта вентилятора (гидромуфта) является достаточно простым устройством и включает в себя следующие основные элементы:

• герметичный корпус;
• турбинные колеса или диски в корпусе;
• колеса закреплены на ведущем и ведомом валу;
• силиконовая жидкость (дилатантная) заполняет пространство между колесами;

1. В целом, можно выделить два основных типа вязкостных муфт. Первый тип имеет корпус, внутри которого стоят турбинные колеса с крыльчаткой. Одно колесо крепится на ведущем валу, тогда как второе на ведомом валу. Силиконовая жидкость, являющаяся рабочим телом, выступает в роли связующего звена между турбинными колесами. Если колеса вращаются с разной скоростью, происходит передача крутящего момента на ведомое колесо, вращение колес синхронизируется.
2. Второй тип муфты отличается от первого тем, что вместо колес стоит пара плоских дисков с выемками и отверстиями. При этом именно второй тип обычно используют в качестве муфты вентилятора охлаждения. При синхронном вращении дисков внутри корпуса муфты силиконовая жидкость почти не перемешивается. Однако если ведомый диск начнет отставать от ведущего, смешивание становится активным. Жидкость при этом меняет свои свойства (расширяется) и прижимает диски друг другу.
3. Что касается жидкости, которой заполнен корпус устройства, на ней основан весь принцип работы вискомуфты. В состоянии покоя жидкость вязкая и текучая. Если же начать ее нагревать или перемешивать, жидкость сильно густеет и расширяется в объеме, меняется ее плотность.Если же вернуть жидкость в состояние покоя и/или прекратить нагрев, она снова станет вязкой и текучей. Такие свойства позволяют прижимать диски друг к другу и блокировать вискомуфту, «замыкая» диски.

Где используются вискомуфты в автомобиле

Как правило, вязкостные муфты в авто используются только в двух случаях:

• для реализации охлаждения двигателя (вентилятор охлаждения);
• для подключения полного привода (трансмиссия).

Первый вариант отличается простым устройством. На штоке закрепляется муфта с вентилятором, который приводится через ремень от двигателя. При этом вискомуфты в этом случае более надежны, чем электрические вентиляторы, однако менее эффективны в плане производительности.

Что касается подключения полного привода, подавляющее большинство кроссоверов имеют вязкостные муфты для автоматического подключения полного привода. При этом такие муфты сегодня постепенно вытесняются другим типом в виде электронных исполнительных устройств.

Основная причина — вискомуфты не отличаются высокой ремонтопригодностью (фактически, они одноразовые), а также недостаточно эффективно передают крутящий момент. Например, полный привод подключается через муфту только тогда, когда передние колеса сильно буксуют, при этом нет возможности подключить муфту принудительно и т.д.

Так или иначе, даже с учетом недостатков, вискомуфты простые в плане конструкции, дешевые в производстве, прочные и надежные. Средний срок службы составляет не менее 5 лет, при этом на практике встречаются 10-15 летние авто с пробегами по 200-300 тыс. км, на которых вязкостные муфты находятся в исправном рабочем состоянии. Например, система охлаждения на старых моделях BMW, где вентилятор охлаждения имеет подобное устройство.

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.

Снятие вискомуфты УАЗ своими руками

Давайте рассмотрим, как извлечь данную деталь вместе с вентилятором, на примере автомобилей Ульяновского автозавода. Итак, для удобства нужно снять радиатор и кожух вентилятора (жалюзи). Далее при помощи ключа на 12 откручиваются два крепежных болта шкива помпы

Обратите внимание: на гайке вязкостной муфты имеется левостороння резьба. Поэтому откручивать ее нужно по часовой стрелке, а закручивать – наоборот. После этого ключом на 32 откручивается гайка крепления муфты

Удерживайте шкив коленчатого вала от прокручивания. Если гайка идет с трудом, можно воспользоваться молотком. Аккуратно наносите удары по ключу в направлении отворачивания. Далее муфта успешно извлекается с вала насоса. Ключом на 13 откручиваются 4 крепежных винта крыльчатки вентилятора. Достаем механизм наружу и ставим новый

После этого ключом на 32 откручивается гайка крепления муфты. Удерживайте шкив коленчатого вала от прокручивания. Если гайка идет с трудом, можно воспользоваться молотком. Аккуратно наносите удары по ключу в направлении отворачивания. Далее муфта успешно извлекается с вала насоса. Ключом на 13 откручиваются 4 крепежных винта крыльчатки вентилятора. Достаем механизм наружу и ставим новый.

Установка элемента производится в обратной последовательности. Стержни болтов вкручиваются на свое место при помощи плоскогубцев с тонкими губками. Далее ставится муфта, закручиваются «от руки» крепежные гайки. Заворачивать болт на самой муфте не нужно. Он самозатягивается при запуске двигателя.

Итак, мы выяснили, что собой представляет вискомуфта.

Роль в системе охлаждения ДВС

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.