Вязкостная муфта вентилятора принцип работы: принцип работы, что это такое и её замена на электровентилятор

Вязкостная муфта в системе охлаждения двигателя автомобиля применяется в качестве альтернативы электрическому вентилятору. Рассмотрим, как работает вискомуфта вентилятора, ее устройство, возможные неисправности, преимущества и недостатки.

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.

Вискомуфта вентилятора позволяет регулировать скорость вращения крыльчатки в зависимости от температуры двигателя.

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 работе вискомуфты силиконовое масло исполняет роль связывающего вещества, позволяющего создать между приводным диском и разделительными пластинами, соединенными с корпусом, трение. Несмотря на то что между корпусом и приводным шкивом всегда будет некоторая степень проскальзывания, созданного коэффициента сцепления достаточно для зацепления корпуса муфты с приводным валом.

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.

Работа вискомуфты Toyota на примере конкретных температурных режимов

Устройство вискомуфт вентиляторов Toyota предполагает наличие двух рабочих камер (в первых вариантах конструкции была только одна камера).

• Биметаллическая пластина в «холодном» состоянии.
• Пластина разогрета теплым воздухом, открыт впускной клапан передней камеры.
• Коэффициент температурного расширения соответствует максимальному режиму охлаждения. Открыт клапан задней камеры.

Почему вискомуфта вращается на холодную

Многие владельцы автомобилей с механическим приводом вентилятора системы охлаждения, скорее всего, замечали, что после запуска холодного двигателя вентилятор крутится с большой скоростью. Спустя некоторое время после прогрева двигателя, количество оборотов крыльчатки уменьшается, поэтому может показаться, что подобное явление идет в разрез с описанным выше принципом работы вискомуфты вентилятора. Такой эффект возникает из-за того, что во время простоя масло самотеком стекает в нижнюю рабочую камеру, поэтому сразу после запуска крыльчатка и корпус вискомуфты будут вращаться до того времени, пока масло перекачается обратно в резервную секцию.

Преимущества

Обороты крыльчатки подстраиваются под фактический температурный режим двигателя, что позволяет:

• уменьшить расход топлива;
• снизить уровень шума;
• уменьшить потери мощности.

Установка вискомуфты в системе охлаждения позволяет уменьшить нагрузку на генератор и снизить себестоимость авто, исключив затраты на электропривод крыльчатки, проводку.

Недостатки

Теория вискомуфты вентилятора радиатора

Как устроена муфта вентилятора Toyota и каков ее принцип действия? Поскольку эта тема все еще вызывает порой вопросы, попробуем разобраться…

Принцип

Вентилятор с ременным приводом, обычно совмещенный с насосом охлаждающей жидкости, традиционно устанавливались на большинство моделей с продольным расположением силового агрегата. Если бы крыльчатка вентилятора жестко соединялась с приводным шкивом, то частота его вращения была прямо пропорциональна оборотам коленчатого вала — такое охлаждение было бы чрезмерно эффективно, особенно на больших оборотах и при низкой температуре за бортом. Поэтому, для регулировки интенсивности потока воздуха, проходящего через радиатор, между шкивом и крыльчаткой устанавливается вязкостная муфта.

При низкой температуре скорость вращения вентилятора минимальна, что позволяет двигателю быстрее прогреваться и заодно снижает шум от крыльчатки. По мере роста температуры обороты вентилятора также будут нарастать.

Конструкция

Ротор муфты жестко крепится на шкиве насоса охлаждающей жидкости. По окружности диска ротора нарезаны косые зубья, которые выполняют роль насоса для перекачки масла. Корпус муфты в сборе (корпус подшипника и передняя крышка) вращается вокруг ротора на подшипнике.

С обеих сторон ротора установлены пластины, отделяющие рабочие камеры от резервуаров. Передняя (с впускными каналами A и B и возвратным каналом) закреплена на крышке ротора, задняя (с возвратным каналом) — на корпусе подшипника.

Рабочие камеры представляют собой «лабиринты», образованные ребрами на роторе и на делительных пластинах. Момент передается от ротора к корпусу за счет «внутреннего трения» в силиконовом масле.

Биметаллическая пружина, установленная с внешней стороны корпуса муфты, перемещает пластину, открывая и закрывая впускные каналы и регулируя перетекание масла в зависимости от температуры воздуха.

Функционирование

1. Холодный воздух.
При вращении ротора его зубья через возвратные каналы «откачивают» в передний резервуар масло из обоих камер и заднего резервуара. В результате его количество в камерах падает, передача усилия через жидкость уменьшается и частота вращения вентилятора становится значительно ниже частоты вращения ведущего ротора.

2. Теплый воздух.
Под действием центробежной силы масло из переднего резервуара вытесняется в переднюю камеру через открывшийся впускной канал A. «Вязкое трение» между ротором и передней пластиной возрастает, а разница в частоте вращения уменьшается.

3. Горячий воздух.
Открываются оба впускных канала, после чего масло поступает в обе рабочих камеры. Объем жидкости в них и «трение» максимальны, так что максимальна и передача вращения через муфту.

Примечание. Поскольку управление оборотами происходит за счет изменения объема силиконового масла в полостях муфты, то его утечка неизбежно ведет к снижению скорости вращения вентилятора и возможному перегреву двигателя.

Часть муфт ранней конструкции не имела заднего резервуара. Поскольку после остановки двигателя масло стекает в нижнюю часть муфты, то здесь его уровень в камерах значительно увеличивался и сразу после запуска двигателя, когда «трение» между ротором и пластинами достаточно велико, частота вращения вентилятора нарастала слишком сильно. При наличии заднего резервуара уровень жидкости в камерах на заглушенном двигателе оказывается ниже, а после запуска падает быстрее — в результате снижается уровень шума от вентилятора.

Евгений, Москва
© Легион-Автодата

Комментарии и вопросы
можно направлять на
[email protected]

основана на флюсовом кольце Horizon

Возможно, вязкостные приводы вентиляторов малоизвестны, но они прекрасно обслуживают двигатели, помогая водителям экономить топливо и затраты на техническое обслуживание. Флюсовое кольцо Horizon находится в основе вязкостного привода вентилятора ( также называется муфтой вентилятора ).

Посмотрите, как эта очень техническая деталь из порошкового металла оказывает большое влияние на производителей большегрузных грузовиков.

Чтобы посмотреть видео о приводе вентилятора, щелкните здесь или на изображении ниже.

Что такое вискомуфта привода вентилятора?

Приводы вентиляторов являются неотъемлемой частью системы охлаждения большегрузных автомобилей. Привод вентилятора помогает втягивать воздух через радиатор для охлаждения двигателя. Двигатели грузовиков могут сильно нагреваться, особенно когда грузовики работают на холостом ходу, например, в пробке. Очень важно охладить двигатель, прежде чем он перегреется, иначе двигатель может получить значительные и невероятно дорогостоящие повреждения.

Что такое флюсовое кольцо?

Целью этой детали является обеспечение электрического соединения между клапаном и ECU.

Муфта срабатывает на основе сигнала скорости вращения вентилятора, который отправляется в блок управления двигателем, включая вращающееся магнитное кольцо, производимое Horizon.

На видео выше показаны магнитный ток и магнитный поток, а также то, как он управляет клапаном.

Преимущества по сравнению с фиксированным приводом вентилятора

Приводы вентиляторов с вязкостной вязкой не только обеспечивают необходимое охлаждение привода вентилятора, но также работают с переменной скоростью.

• Уменьшает износ сцепления
• Уменьшает накопление пыли
• Увеличивает срок службы сцепления

Более того, вязкостные приводы вентиляторов фактически обеспечивают мощность двигателя, экономя расход топлива и уменьшая износ двигателя. Благодаря более эффективному использованию топлива и меньшему износу сокращается объем технического обслуживания, поэтому экономия средств быстро увеличивается.

Как работает вязкостной привод вентилятора?

В вязкостном приводе главный вал вращается со скоростью, пропорциональной частоте вращения двигателя, а корпус привода, прикрепленный к вентилятору двигателя, поддерживает отдельную скорость, задаваемую электронным блоком управления двигателем. Другими словами: Скорость муфты вентилятора не зависит от оборотов двигателя . Клапан привода вентилятора, муфта и резервуар для жидкости вращаются вместе, что снижает сопротивление двигателю.

Более того, вентилятор охлаждения в вязкостном приводе может изменять свою скорость в соответствии с точными требованиями к охлаждению двигателя и температурой системы охлаждения. Фиксированный вентилятор может работать только на одной скорости.

Более эффективная конструкция вязкостного вентилятора снижает сопротивление во всем диапазоне мощностей. Сигнал скорости вентилятора и муфта позволяют точно регулировать охлаждающую жидкость двигателя и наддувочный воздух, повышая эффективность.

Рычаг клапана открывается, чтобы протолкнуть силиконовое масло в рабочую камеру. Когда силиконовое масло течет между входным и выходным дисками сцепления, оно создает сдвигающие усилия. Это постепенное нарастание заставляет две пластины вращаться с одинаковой скоростью, что обеспечивает плавное изменение скорости вращения вентилятора.

Поскольку вентилятор замедляется, когда высокая мощность не требуется, ваш автомобиль получает мощность и крутящий момент для повышения производительности двигателя и увеличения пробега. Когда требуется охлаждение, блок управления двигателем (ECU) включает муфту, которая снова приводит вентилятор в более быстрое вращение.

Неотъемлемая часть всего этого? Флюсовое кольцо , которое устанавливается внутри привода вентилятора и обеспечивает его производительность.

Отличие кольца Horizon Flux Ring

Возможно, вы заметили необычайное соотношение сторон между длиной и шириной компонента. Высота делает это кольцо из флюса сложным и трудным для производства другими производителями порошковых металлов .

Для деталей из порошкового металла, если вам нужна ширина детали 0,100, обычно не указывается длина более 0,800. Но этот поток 16:1, что составляет удваивает нормальное соотношение для детали такой толщины.

Все это делается при сохранении магнитных характеристик детали.

Оживите свою конструкцию

Как видно из видео, флюсовое кольцо и привод вентилятора в целом играют большую роль в улучшении характеристик транспортного средства.

Ищете другие способы перезарядки автомобиля или другого электродвигателя? Свяжитесь с нами здесь или запросите цитату ниже.

Как работает муфта вентилятора?

Муфта вентилятора является важной частью вашей системы охлаждения. Его приводной вал крепится к водяному насосу. Затем вентилятор крепится к картеру сцепления.

Муфта вентилятора управляет включением и выключением вентилятора. Он обеспечивает приток воздуха, когда это необходимо. Это также уменьшает лобовое сопротивление двигателя, когда оно не требуется. Это улучшает мощность и экономию топлива.

Вентилятор отключается, когда:

• Двигатель холодный
• Скорость автомобиля заставляет воздух проходить через радиатор

Вентилятор включается, когда:

• Двигатель нагревается
• Автомобиль не движется или его скорость низкая

Как это работает?

Большинство муфт вентиляторов заполнены маслом на силиконовой основе. Масло удерживается во внутреннем резервуаре, когда вентилятор отключен.

Для включения вентилятора внутренние клапаны открываются и позволяют жидкости заполнить рабочую зону муфты. Это создает трение между приводным диском и корпусом, заставляя вентилятор вращаться.

Чтобы отключить вентилятор, клапаны закрываются. Жидкость остается в резервуаре. Это уменьшает трение и позволяет корпусу и вентилятору вращаться независимо от вала.

Как контролируются клапаны?

Здесь различаются стили клатчей. Муфты вентиляторов могут быть нетепловыми, тепловыми или электронными.

Нетепловые муфты вентилятора зависят от скорости вращения. Центробежная сила прижимает жидкость к клапанам. При низких оборотах клапаны открыты, пропуская жидкость и включая вентилятор. С увеличением оборотов увеличивается и центробежная сила. Сила закрывает клапаны и удерживает масло в резервуаре. Это отключает вентилятор.

Тепловые муфты вентиляторов используют биметаллическую пружину для измерения температуры. Когда двигатель холодный, вентилятор отключается. При повышении температуры пружина поворачивает пластину клапана и позволяет жидкости течь. Это привлекает поклонника. При понижении температуры пружина расслабляется, поворачивая тарелку клапана назад. Это останавливает поток жидкости и отключает вентилятор.

Существует 3 уровня тепловых муфт вентиляторов:

• Тепловые муфты вентиляторов для стандартных режимов работы при включении вращают вентилятор на 50-60% скорости водяного насоса.
• Тепловые муфты вентилятора для тяжелых условий эксплуатации при включении включают вентилятор на скорости 80-90% от скорости водяного насоса. Это обеспечивает больший поток воздуха для лучшего охлаждения.
• Тепловые муфты вентилятора для тяжелых условий эксплуатации также включают вентилятор со скоростью 80-90% скорости водяного насоса при включении. Однако они имеют большую рабочую площадь. Это помогает им работать холоднее и служить дольше.

Последний тип — электронная муфта вентилятора.