Автомобильный двигатель не отличается плавностью работы по самому принципу своего действия. Всего один такт из четырёх, циклически повторяющихся, является рабочим, да и в нём резко изменяется давление на поршень и угол воздействия шатуна на кривошип коленвала. Всё это приводит к пульсациям крутящего момента и вибрациям, требующим сглаживания.
Нужен инертный аккумулятор механической энергии, то есть маховик. Лучше двухмассовый, он эффективнее, а платить за совершенство всё равно конечному потребителю.
Назначение DMF
Если посмотреть на кривую изменения крутящего момента на валу, снятую с высоким разрешением по времени, то это будет чисто колебательный процесс. Жёстко передавать такое на трансмиссию нельзя, особенно если это мощный современный мотор с высокой степенью сжатия, большим моментом на малых оборотах и минимальным числом цилиндров. Вибрировать будет весь автомобиль, а трансмиссия быстро развалится.
Обычно для гашения колебаний используется массивный маховик, а в ведомом диске сцепления установлен демпфер крутильных колебаний. Если коробка автоматическая, то дополнительно работает гидротрансформатор, но он для экономии топлива замыкается, начиная с некоторой скорости.
Это интересно: Через сколько км менять масло в двигателе и что будет если этого не делать
Все эти устройства тем лучше работают, чем больше топлива уходит на их обслуживание. Тяжёлый маховик трудно раскручивать, как и мощный демпфер, а погашенная энергия частично уходит на снижение ресурса деталей.
Как альтернативное, при этом более продвинутое и эффективное решение, был предложен двухмассовый маховик, обозначаемый англоязычной аббревиатурой DMF (Dual Mass Flywheel).
Оказалось, что энергию в паузах крутящего момента можно пополнять из накопленной не только во вращающихся массах, но и в пружинно-демпфирующем механизме, который располагается между двумя половинками маховика.
Так удаётся снизить общую массу изделия, одновременно улучшив его характеристики. Особенно это заметно на принципиально более жёстко работающих дизелях, с которых всё и началось, а потом появились и продукты даунсайзинга в виде малоцилиндровых турбомоторов со значительным уровнем наполнения, что на бензине работало не менее жёстко.
Как устроен
Единой для всех конструкции DMF не существует, поэтому в общем случае можно лишь выделить общие принципиальные узлы:
- ближний к двигателю диск маховика, который жёстко закреплён на коленчатом валу и снабжён зубчатым венцом привода стартёра;
- вторичный ведомый диск, связанный с корзиной сцепления или первичным валом коробки через гидротрансформатор;
- демпферные пружины, расположенные по окружности, связывающие оба диска;
- механизмы связи между дисками через пружины, иногда включающие планетарную зубчатую передачу, а также опорный подшипник.
Набор пружин может быть самым разнообразным, со ступенчатым изменением жёсткости, подобно тому, как это делается в привычных ступицах ведомых дисков сцепления. Угол максимального относительного закручивания дисков также разный, может достигать четверти окружности.
Отличие одномассового маховика от двухмассового
Основное отличие – это усложнение конструкции, связанное с экономией массы и момента инерции. Часть задач перенесена на пружинно-демпфирующий механизм.
У обычного маховика ничего подобного нет, это обычный стальной диск значительной массы, располагающий лишь зубчатым венцом стартёра и кольцевой проточкой под накладки ведомого диска сцепления.
Естественно, что при этом обычный маховик намного дешевле, а если по нему не работает фрикционное сцепление, то и срок службы у него практически неограничен, особенно если предусмотрена возможность отдельной замены зубчатого венца.
Недостатки
Главный недостаток двухмассовой конструкции – высокая цена при недостаточно долгом сроке службы.
Многие бы смирились с небольшим повышением вибронагрузок и расхода при снижении динамики, но при этом не пришлось бы регулярно переплачивать за маховик в 5-10 раз больше, чем за обычный, который к тому же и редко требует замены.
Признаки неисправностей
Проблемы с DMF проявят себя в виде стуков, скрежета и других звуков при знакопеременных нагрузках, например, трогании с места, пуске мотора, резких ускорениях, переключении передач.
Ломаются пружины, изнашивается механизм демпфера и связи между дисками. Проблема полностью определяется при очередной замене сцепления.
Из-за чего двухмассовый маховик выходит из строя
Слабое место – пружины и их направляющий аппарат, включающий прижимные пластины, шестерни, сепараторы и подшипник. Эти детали постоянно нагружены скачками и колебаниями момента, поэтому долго не служат.
Ситуация ускоряется при потере заложенной в полость смазки. Замене она не подлежит, вырабатывается, стареет и теряется из разболтавшегося механизма.
Читайте также: Что делать если буксует сцепление
Ещё одной проблемой становится высокая температура. При больших вибронагрузках механизм перегревается, смазка уходит или деградирует. Особенно если маховик работает с механическим сцеплением, у которого есть склонность к пробуксовкам при резкой езде или сильной загрузке автомобиля.
Как проверить двухмассовый маховик
После демонтажа коробки передач и сцепления определить наличие люфтов в механизме маховика несложно. В исходном состоянии их быть не должно, всё зажато новыми пружинами, хотя и без разборки автомобиля можно косвенно оценить состояние маховика по резкому ускорению с малых оборотов, когда условия работы наихудшие.
Двигатель имеет максимальные пульсации из-за недостаточной частоты вращения, а крутящий момент выходит на пиковый уровень. Неисправный маховик будет стучать.
Ремонт или реставрация
На некоторых двигателях допускается замена двухмассового маховика на обычный, даже выпускаются соответствующие запчасти, включая сцепление с усиленным демпфером (на штатном его обычно нет вообще).
Но для большинства машин это недопустимо. Такое ухудшение вибрационной обстановки приведёт к проблемам с коленчатым валом, сцеплением, коробкой передач и даже картерами механизмов.
Даже если получится подобрать нужный комплект сцепления, а постоянное увеличение нагруженности деталей двигателя с развитием новых видов впрыска дизельного топлива или бензина вообще исключит обычные маховики.
Реставрировать маховик можно только на специализированном предприятии, заводом такие технологии не предусмотрены, поэтому всё зависит от оборудования и опыта работы.
В любом случае ресурс реставрированного изделия значительно меньше и разумнее заменить узел на оригинальный или изготовленный известными поставщиками, работающими и с конвейерной комплектацией.
Цена станет неизбежной издержкой на характеристики современного двигателя, как и многое другое, что моторостроители вынуждены использовать в условиях растущих требований и конкуренции.
