Гидромуфта привода вентилятора (6 лопастей) ЗМЗ 409 УАЗ 452 (инжектор) Патриот, Хантер, 3160, 469

В автомобилях УАЗ привод вентилятора охлаждения реализован с помощью гидромуфты (или вязкостной муфты), которая автоматически включает и выключает вентилятор при изменении температуры двигателя. О гидромуфте УАЗ, ее устройстве, принципах работы, особенностях эксплуатации и обслуживания читайте в этой статье.

Устройство системы охлаждения автомобилей УАЗ

Все двигатели, используемые на автомобилях Ульяновского автозавода, оборудуются классической жидкостной водяной системой охлаждения. Система разделена на два контура — малый и большой. В большой контур входит водяная рубашка в блоке и ГБЦ, радиатор отопителя и радиатор охлаждения двигателя, термостат и система патрубков, в малый — все, кроме радиатора охлаждения. Разделяются контуры термостатом, который в зависимости от температуры охлаждающей жидкости либо открывает, либо закрывает вход в радиатор.

Однако система охлаждения УАЗовских моторов имеет и некоторые особенности. Например, перед радиатором (за радиаторной решеткой) устанавливаются жалюзи, которые позволяют водителю регулировать поток проходящего через радиатор воздуха. Жалюзи управляются из кабины с помощью специальной рукоятки, они позволяют в довольно широких пределах регулировать температуру двигателя в зависимости от температуры наружного воздуха.

Также в двигателях УМЗ и ЗМЗ, устанавливаемых на УАЗы, используются три основных типа привода вентилятора охлаждения:

• Постоянный привод;
• Привод через гидромуфту (также она известна как вязкостная муфта и вискомуфта);
• Привод через электромагнитную муфту.

Двигатели с постоянным приводом вентилятора давно не выпускаются, такая система использовалась на ранних модификациях УАЗ-31512 (УАЗ-469Б) и некоторых других моделях. Однако уже в XX веке старые двигатели ЗМЗ-402 и УМЗ-417 стали оснащаться вискомуфтой, и сегодня практически все двигатели, устанавливаемые на УАЗы, имеют именно гидромуфта привода вентилятора. Определенное распространение получили моторы с электромагнитной муфтой, хотя они еще не приобрели такой популярности, как гидромуфта. Также на УАЗах ограниченно используется электрический привод вентилятора (от электромотора), однако это чаще всего кустарное решение.

Вязкостная муфта играет важную роль в системе охлаждения мотора, поэтому рассмотрим эту деталь более подробно.

Назначение и роль гидромуфты привода вентилятора в системе охлаждения

Вязкостная муфта — простое и надежное решение, которое значительно упрощает конструкцию привода вентилятора, позволяя отказаться от многих деталей. Вискомуфта — это один компактный блок, через который крыльчатка вентилятора связана со шкивом водяного насоса, этот блок не требует каких-либо электрических подключений или соединения с управляющими элементами, и работает автономно от других деталей двигателя.

Гидромуфта выполняет одну функцию — изменение скорости вращения крыльчатки вентилятора охлаждения в зависимости от температуры двигателя. Это достигается тем, что при нагреве муфта увеличивает передачу крутящего момента от помпы на крыльчатку вентилятора, а при охлаждении — уменьшает поток крутящего момент. Причем изменение скорости вращения вентилятора производится плавно, бесступенчато, мгновенного включения и выключения вентилятора с вискомуфтой никогда не происходит.

Вязкостная муфта с помощью фланца устанавливается непосредственно на шкив привода водяного насоса, а на корпус муфты крепится крыльчатка вентилятора. Поэтому вискомуфта всегда вращается вместе со шкивом помпы, независимо от текущей температуры двигателя.

Гидромуфта имеет ряд преимуществ перед другими типами привода вентилятора, которые особенно важны для автомобилей повышенной проходимости, эксплуатируемых в сложных условиях. Например, применение вискомуфты снижает к минимуму роль жалюзи перед радиатором охлаждения, хотя в УАЗах с постоянным приводом вентилятора водителю постоянно приходится управлять жалюзи.

Также в двигателях с гидромуфтой нет необходимости отключать вентилятор или снимать ремень при преодолении бродов — при заезде в воду вискомуфта охлаждается и отключает вентилятор. Также вентилятор прекращает вращаться за счет возросшего сопротивления среды, но если в случае прямого привода или электрического привода принудительное торможение крыльчатки вентилятора чревато износом ремня и поломками, то для вискомуфты это совершенно не опасно.

Наконец, вискомуфта просто упрощает весь привод вентилятора, снижает расход топлива и несколько уменьшает шумность мотора (особенно на холостых оборотах).

Устройство гидромуфты (вязкостной муфты) привода вентилятора УАЗ

В автомобилях УАЗ используются вязкостные муфты с двухступенчатой системой управления. Такие муфты имеют несколько более сложное устройство, чем однокамерные вискомуты ранних выпусков, однако они обеспечивают лучшую работу вентилятора и предотвращают некоторые негативные эффекты. Муфты различных моделей имеют принципиально одинаковое устройство, отличаясь только некоторыми деталями. Поэтому рассмотрим здесь общее устройство вискомуфты автомобилей УАЗ.

Основу муфты составляют две детали: корпус и расположенный внутри него ротор. Установка ротора внутри корпуса производится через подшипники на валу ротора, сам вал переходит во фланец, с помощью которого фискомуфта монтируется на шкиве водяного насоса. Ротор делит внутреннее пространство корпуса на две полости, которые, в свою очередь, специальными пластинами (промежуточными шайбами, они жестко соединены с корпусом) также делятся на две камеры. В итоге внутри муфты образуется четыре полости: две рабочие камеры, расположенные по обе стороны ротора, и два резервуара, расположенные с обратных сторон от пластин.

Со стороны рабочих камер на роторе и шайбах выполнены кольцевые ребра, которые многократно увеличивают площадь поверхности камер и повышают эффективность работы муфты. В сущности, рабочие камеры — это «лабиринты» полостей, в которых циркулирует рабочая жидкость. Такое решение позволяет отказаться от использования пакета фрикционных дисков и упростить конструкцию вискомуфты.

В передней шайбе выполнено четыре впускных канала, расположенных с противоположных сторон. Один канал с каждой стороны связан с передней рабочей камерой, второй — с задней рабочей камерой. Причем для подачи жидкости в заднюю рабочую камеру в роторе выполнены окна. В корпусе муфты либо между передней пластиной и корпусом выполнены перепускные (возвратные) каналы, обеспечивающие подачу жидкости из рабочих камер в передний резервуар.

Впускные каналы закрыты широкой биметаллической пластиной, которая прижата к передней шайбе. Через центр передней стенки корпуса муфты пропущен штифт, который удерживает биметаллическую пластину, а с внешней стороны соединен со спиральной биметаллической пружиной. Биметаллическая пружина через штифт жестко связана с биметаллической пластиной, при этом пластина вместе со штифтом может поворачиваться на некоторый угол, открывая или закрывая впускные каналы.

Однако при повороте биметаллической пластины открывается только один из впускных каналов, открытие второго канала происходит при более высокой температуре вследствие изгиба биметаллической пластины. Таким образом, впускные каналы и биметаллическая пластина образуют систему клапанов, которые открываются и закрываются в зависимости от температуры муфты.

На торце ротора выполнены косые зубья (зубчатый венец), которые играют роль насоса для перекачки рабочей жидкости из рабочих камер в передний резервуар.

Корпус муфты обычно изготавливается из алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью. С внешней стороны корпус имеет оребрение, увеличивающее площадь поверхности муфты. Оба эти решения направлены на снижение тепловой инерционности вискомуфты — благодаря теплопроводному материалу и развитой системе ребер муфта быстрее нагревается и остывает, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора с минимальным запаздыванием за изменением температуры двигателя.

В передней части корпуса муфты предусмотрены шпильки для монтажа крыльчатки, также шпильки закрывают отверстия, через которые в полость гидромуфты заливается рабочая жидкость. В продаже также есть вискомуфты в сборе с крыльчаткой. Иногда имеет смысл покупать именно такую муфту, так как сегодня в УАЗах чаще используются пластиковые вентиляторы, а их срок службы заметно ниже, чем у металлических вентиляторов старой конструкции.

Принцип работы вискомуфты

Работа вязкостной муфты построена на простых принципах, один из которых заложен в ее названии: передача крутящего момента от ротора корпусу обеспечивается за счет вязкости рабочей жидкости. А управление муфтой обеспечивается двумя чувствительными элементами — биметаллической спиральной пружиной и биметаллической пластиной. При изменении температуры биметаллическая пружина раскручивается и скручивается, обеспечивая поворот закрепленной на штифте биметаллической пластины. В свою очередь, биметаллическая пластина при изменении температуры изгибается или выпрямляется, открывая и закрывая каналы.

Когда двигатель холодный (сразу после запуска), вискомуфта имеет низкую температуру, пружина имеет минимальную длину, биметаллическая пластина прижата к делительной пластине, и впускные каналы закрыты. При этом ротор муфты свободно вращается, и за счет центробежных сил и зубьев на торце удерживает рабочую жидкость в резервуаре. Таким образом, рабочие камеры остаются пустыми, и крутящий момент от ротора на корпус не передается. Хотя и в этом случае вентилятор вращается с невысокой скоростью, так как существует некоторое трение в подшипниках.

При нагреве двигателя за счет продуваемого через радиатор набегающего потока воздуха нагревается и муфта. При нагреве биметаллическая пружина раскручивается и поворачивает биметаллическую пластину, которая сдвигается и открывает один впускной канал — рабочая жидкость поступает в переднюю рабочую камеру. За счет вязкости жидкости между ротором и пластиной возникает «вязкое трение», крутящий момент частично передается от ротора на корпус, и вентилятор начинает вращаться. Скорость вращения вентилятора зависит от нагрева двигателя, так как чем сильнее нагрета вискомуфта, тем больше открывается впускной канал, и тем больше жидкости поступает в рабочую камеру.

При значительном нагреве двигателя происходит изгибание биметаллической пластины, в результате чего открывается второй впускной канал, через него рабочая жидкость поступает во вторую рабочую камеру, силы трения между ротором и делительными пластинами возрастают, и крутящий момент с минимальными потерями передается на крыльчатку вентилятора. При максимальном открытии впускных каналов вентилятор вращается примерно с той же частотой, что и шкив водяного насоса.

При охлаждении двигателя происходят обратные процессы: сначала в исходное положение возвращается биметаллическая пластина, закрывая один впускной канал, а затем пластина поворачивается и закрывает второй канал.

После полной остановки двигателя рабочая жидкость стекает в нижнюю часть резервуаров и рабочих камер, что является определенной проблемой: при последующем пуске мотора рабочая жидкость не сможет сразу покинуть рабочие камеры, вентилятор начнет вращаться, что будет мешать нормальному прогреву мотора. Эту проблему решает наличие заднего резервуара большого объема, который расположен чуть ниже уровня рабочих камер. При остановке двигателя рабочая жидкость стекает в этот резервуар и практически не занимает объем рабочих камер, поэтому при последующем пуске двигателя вентилятор будет вращаться с незначительной скоростью, не мешая прогреву.

В качестве рабочей жидкости сегодня используются специальные составы на силиконовой основе. Такие составы обладают интересным эффектом (который называется дилатантным) — их вязкость резко возрастает при высокой скорости деформации сдвига. То есть, находясь в резервуаре, такая жидкость ведет себя, как обычная смазка, но стоит ей попасть в рабочую камеру между движущимися пластинами, как ее вязкость увеличивается. Именно это свойство дилатантных жидкостей и сделало возможным само существование вязкостных муфт.

Конкретно в гидромуфтах отечественных и большинства иностранных автомобилей используется специальная полиметилсилоксановая жидкость ПМС–10000 (ТУ 6–02–737–78). Эта жидкость продается, поэтому существует возможность проводить самостоятельный ремонт и обслуживание вискомуфт.

Таким образом, вязкостная муфта работает в автоматическом режиме, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора в зависимости от изменения температуры двигателя, не прибегая к сложным датчикам, не затрачивая электроэнергию, и не требуя вмешательства водителя. Это очень удобно и эффективно, что и обусловило широкое распространение вискомуфт на автомобилях УАЗ.

Особенности работы и обслуживание гидромуфты привода вентилятора УАЗ

Вязкостная муфта в процессе эксплуатации не нуждается в каком-то специальном техническом обслуживании, и обычно без проблем функционирует до выработки ресурса. Однако для обеспечения лучшего качества работы вискомуфты необходимо следить за чистотой ее поверхности — следует удалять с ее поверхности загрязнения и масляные потеки, которые могут препятствовать нормальному нагреву. Грязная муфта будет работать с запозданием или вовсе не прогреваться до нужной температуры, а значит, управление вентилятором будет происходить некорректно.

Возможны ситуации, когда муфта без каких-либо видимых причин перестает работать, в этом случае ее можно попытаться отремонтировать. Для этого необходимо выполнить несколько простых действий:

1. Снять муфту;
2. Демонтировать с муфты крыльчатку;
3. Выкрутить две шпильки крепления крыльчатки, через отверстие одной из шпилек вылить рабочую жидкость;
4. Залить в муфту бензин и тщательно промыть;
5. Вылить бензин, обязательно просушить до полного удаления бензина;
6. Залить в муфту новый состав ПМС-10000 (для разных муфт разное количество, но обычно это 40 грамм);
7. Собрать и установить муфту на место.

Если гидромуфта не начинает работать, то проще ее выбросить и купить новую, тем более, ее стоимость не слишком высока.

В заключение скажем, что нередко владельцы УАЗов жалуются на низкое качество работы вискомуфты, а кто-то и вовсе заменяет ее на электрический привод. Однако чаще всего плохая работа муфты связана с указанным выше загрязнением ее поверхности, а также неграмотной регулировкой жалюзи. Хотя справедливости ради стоит заметить, что муфты зарубежного производства по качеству опережают отечественные образцы, и зачастую имеют куда больший ресурс и долговечность. Однако это зависит от конкретной модели вискомуфты, и большинство владельцев УАЗов, особенно новых моделей, вполне довольны работой муфты.