Как работает двухмассовый маховик. Разъяснения экспертов
Вообще, круг компаний, которые изготавливают подобные детали с чистого листа в Европе и в мире очень ограничен. Автопроизводитель предоставляет им двигатель и КПП новой модели для разработок деталей сцепления. Поскольку ZF и относится к таким специалистам, мнение инженеров компании в этой сфере особенно ценно, ведь на заводах SACHS изготавливают сцепления с 1929 года. Все разработки и испытания сцеплений для всего мира сконцентрированы в исследовательском центре в г. Швайнфурт, где около 900 техников тестируют новые детали на 150 стендах. Часть их опыта, необходимая для работы обычного автосервиса, представлена в данном материале. Он состоит из двух основных разделов: теоретическая часть и практика ремонта.
ДММ – устройство и принцип работы
Аббревиатуры ДММ (двухмассовый маховик), ZMS (Zweimassenschwungrad) и DMF (dual mass flywheel) обозначают на трех языках одно и то же изделие – маховик с двумя подвижными друг относительно друга корпусами из стали на одной оси. Внутри одного из корпусов находится сердце механизма – демпфирующий механизм и подшипник.
Зачем же потребовалось изобретать и применять в автомобилях ДММ? Специалистам известно, что даже на установившихся режимах работы мотора на протяжении каждого оборота угловая скорость вращения его вала просто не может оставаться постоянной в силу особенностей конструкции поршневых ДВС. Угловая скорость вращения вала двигателя непостоянна и периодически меняется вследствие неравномерности крутящего момента, обусловленной периодичностью рабочего процесса в цилиндрах и кинематическими свойствами кривошипно-шатунного механизма.
Неравномерность крутящего момента накладывается на постоянный средний момент сопротивления вращению вала, создаваемый постоянной нагрузкой. Чтобы это компенсировать, коленчатый вал двигателя проектируется так, чтобы номинальные напряжения при изгибе оставались на уровне порядка 20%, а при кручении – порядка 15% от того, что может выдержать вал. Казалось бы, зачем такой запас прочности, ведь это «лишние» масса и габариты? Но дело в том, что из-за неравномерности действующего при постоянной нагрузке крутящего момента в упругом коленчатом валу возникают собственные крутильные колебания. И при определенных условиях эти крутильные колебания могут не только нарушить условия для оптимальной работы двигателя, но даже больше – причинить вред вплоть до разрушения мотора со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.
«Определенные условия» – это, прежде всего, условия для возникновения резонансных явлений. Резонанс характеризуется тем, что при его появлении резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний, обусловленных совпадением частоты внешнего воздействия и частоты собственных колебаний коленвала. Распространенный пример опасности резонанса – случай с обрушением рассчитанного на многотонные грузовики моста из-за того, что по нему прошла в ногу рота солдат.
Нетрудно себе представить, что грозит двигателю автомобиля, если аналогичный по принципу действия процесс возникнет и в нем. Если воздействие тактов сгорания, вкупе с силами кинематики кривошипно-шатунного механизма, совпадет с колебаниями, обусловленными упругостью вала, то возникший в результате резонанс сломает вал как спичку. При этом для обеспечения удовлетворительной работы двигателя в широком диапазоне оборотов необходимо применение маховика.
Маховик служит для снижения значений оборотов холостого хода и начала движения – чем больше его момент инерции, тем ниже обороты. Но с другой стороны, чем маховик больше и тяжелее, тем больше крутильные колебания и выше опасность резонанса. Поэтому, кроме конструктивных приемов (облегчения деталей поршневой группы и коленвала) с целью устранения возможного резонанса конструкторы начали применять особые устройства – демпферы крутильных колебаний. Устройства различаются в зависимости от типа двигателей, но принцип их работы остается неизменным – демпферы позволяют преобразовывать крутильные колебания в тепловую энергию.
Одна часть демпфера соединяется с валом жестко, в то время как вторая его часть соединяется с первой через упругий элемент. При неравномерном угловом движении вала части демпфера движутся с разной угловой скоростью, в результате чего совершается работа над упругим элементом, преобразующаяся в теплоту. Преимущественно демпферы устанавливаются на носок вала двигателя, где крутильные колебания достигают самых больших значений. При этом они нередко совмещают еще и функцию привода вспомогательного оборудования.
Долгое время такое решение оставалось удовлетворительным, однако в последние годы ситуация изменилась. Во-первых, поперечное расположение мотора в подкапотном пространстве автомобиля требует максимальной компактности. Но основная причина разработки альтернативы демпферам – повышение крутящего момента двигателя при его работе в нижнем диапазоне оборотов. Неравномерность более высокого крутящего момента при росте постоянной средней нагрузки – эти условия способствуют усилению крутильных колебаний вала. Соответственно, возрастает и риск резонанса.
Еще один момент – для передачи возросшего момента надо усиливать сцепление, желательно без увеличения габаритов. То есть – за счет увеличения мощности диафрагменной пружины «корзины» сцепления и применения новых материалов фрикционных накладок. Однако при этом возрастает и жесткость включения сцепления. Мощная пружина более резко нагружает агрегаты, двигатель и КПП, а значит опасность резонансных колебаний, ранее угрожавшая прежде всего моторам, теперь в полной мере распространяется и на валы КПП. В дополнение снижается комфорт управления сцеплением. Таким образом, необходимость демпфирования становится актуальной уже и для трансмиссии.
Нарастающий ком этих проблем и привел конструкторов к необходимости искать замену демпферам крутильных колебаний. Специалисты компании ZF предложили оригинальное решение – передать функции демпфирующего устройства непосредственно маховику, который, в связи с этим, лишился своего привычного вида и был заменен на новую, двухмассовую конструкцию.
Механизм ДММ состоит из двух массивных деталей – первичной и вторичной. Первая стандартным образом соединяется с коленчатым валом двигателя. На ней расположен зубчатый венец, взаимодействующий со стартером при запуске двигателя. Через зубчатое кольцо с упорами, укомплектованное набором шестерен и пружин, эта деталь двухмассового маховика соединяется со вторичной частью, которая исполняет роль ведущего диска сцепления.
Составляющие двухмассового маховика соединены друг с другом посредством подшипников (в случае Sachs это всегда подшипник скольжения). Все комплектующие располагаются в густой масляной среде, часто с увеличивающейся при нагреве вязкостью. Внутренняя полость маховика плотно заполнена консистентной смазкой, что еще более смягчает работу узла в целом. Если в классическом сцеплении было 6-8, размещенных по радиусу до 60 миллиметров от оси сцепления, то количество пружин, поглощающих энергию взаимного смещения частей в современных ДММ достигает 54, а радиус их посадки составляет от 120 миллиметров. Более того, внутри каждой такой пружины могут быть еще одна или две, для повышения эффективности.
Для увеличения угла упругого скручивания корпусов относительно друг друга в ДММ существует несколько степеней сжатия пружин. Блоки пружин разделены сепараторами на центральный и крайний. Крайний блок пружин более жесткий. При работе двигателя в стандартных условиях массы двухмассового маховика смещаются на некоторый угол относительно друг друга, сжимая при этом центральный блок пружин. Но при более высоких нагрузках в работу вступает более жесткий крайний бок пружин, компенсируя возросший угол поворота масс маховика относительно друг друга. Такой режим работы соответствует работе мотора в режимах резкого старта или торможения двигателем. Современные ДММ производятся с двумя и тремя степенями сжатия – для лучшей защиты трансмиссии от пиковых нагрузок.
Благодаря такой конструкции двухмассовый маховик Sachs производства ZF может имитировать работу своего более массивного одномассового аналога в «идеальном» режиме при условии, что резонансные явления в ДВС не возникают. Более того, разделение маховика на две массы позволило решить задачу исключения резонансных колебаний еще и в трансмиссии. В результате надежность и долговечность КПП возрастает, хотя передаваемая ими мощность увеличивается. Растет и комфорт – нежелательные вибрации и непредусмотренный шум от работы агрегатов практически не возникают.
Ресурс и замена ДММ
Ресурс деталей сцепления составляет около 180-200 тыс. км, то есть рассчитан с некоторым запасом на один срок службы сцепления. Поэтому идеальным является замена ДММ вместе с заменой сцепления. Если проигнорировать эти регламентные рекомендации, существует большая вероятность того, что поломка ДММ случится в скором времени после ремонта сцепления. Поэтому механик должен доходчиво объяснять клиенту возможные последствия установки нового сцепления со старым ДММ.
Еще один соблазн, которому не стоит поддаваться – замена на сцепление с улучшенными свойствами демпфирования в сочетании классическим маховиком. Таких предложений на рынке немало и решение, на первый взгляд, может работать. То есть сразу же после пуска трансмиссия не развалится. Тем не менее, альтернативные системы не в силах справляться с такими же большими пиковыми значениями крутящих моментов и сильнейшими резонансными колебаниями современных автомобилей, на которые рассчитан ДММ. Поэтому при установке маховика классического типа страдает комфорт при переключении передач, трогании с места, разгоне, торможении двигателем и остановке, а всю отдачу принимает на себя КПП, преждевременно выходя из строя. Замена одного узла на другой не может быть осуществлена без негативных последствий для надежности, долговечности и комфорта автомобиля в целом.
Диагностика ДММ
Есть предрассудок, что автомобили с установленным ДММ хронически проблемные. Однако технологии производства ДММ Sachs настолько совершенны, что по заверениям технического специалиста ZF Aftermarket Вальдемара Шульца за всю историю выпуска брака продукции не встречалось вообще. Хотя рекламации на продукцию иногда и поступают, но, после проведения исследований специалисты ZF Aftermarket, приходят к выводу, что проблема не в маховике.
Но на самом деле современные двигатели и ДММ работают в жесткой спайке и взаимно влияют друг на друга, и очень чувствительны к исправной работе топливной аппаратуры и самому топливу. Все неисправности ДММ происходят вследствие нарастания вибраций в области двигателя при его неравномерной работе. Благодаря эффективному гашению резонансных колебаний современных маховиков ZMS нестабильная работа двигателя может быть совершенно незаметна. При этом основной «удар» от подобной нагрузки принимает на себя именно ДММ и поэтому изнашивается преждевременно.
Причины, лежащие в корне неравномерной работы двигателя, делятся на механические и электрические проблемы. Отсутствие диагностики, игнорирование возможных проблем и как следствие – их незаметное развитие приводит к усугублению проблем. В связи с этим диагностика работы двигателя и топливной системы рекомендуется при каждой замене сцепления.
Механизмы современного маховика заключены внутри неразборного корпуса, поэтому необходимо знать косвенные признаки и проявления износа ДММ, по которым можно определить, может ли ДММ продолжать работу или уже выходит из строя. Если есть подозрение по части ДММ – не спешите снимать коробку. Sachs рекомендует вначале сделать все возможные поверхностные тесты.
Начать следует с обычной ознакомительной поездки. Если при разгоне двигателя на нейтральной передаче до максимальных оборотов и удержании их некоторое время не слышно шума или не проявляется вибрация, то проблема, скорее всего, кроется не в маховике.
Подытоживая, стоит сказать, что знаниями в области диагностики ДММ развеиваются все мифы относительно «проблемности» данного узла. Конечно, его ресурс меньше, чем стандартного одномассового маховика. Но это плата за комфорт, и высокую мощность при низком расходе топлива. Отказом от замены, либо заменой на одномассовый маховик, никакая экономия уже не может быть достигнута, поскольку они приведут лишь к более дорогостоящим ремонтам. И вносить эту плату при замене сцепления автовладелец по умолчанию согласился, когда покупал машину. А задача СТО заключается в грамотном взимании с водителей этого своеобразного «налога на роскошь».
В два раза лучше и в пять дороже: зачем нужен двухмассовый маховик и почему он ломается
Часто в обзорах автомобилей с пробегом, которые блестяще пишет Борис Игнашин, упоминается термин «двухмассовый маховик». И к нему часто есть претензии: мол, дорогой он, частенько разваливается, проверять его нужно тщательно. А что такое этот двухмассовый маховик? Железяка из двух частей или всё-таки что-то более сложное? Почему он разваливается и – самое главное – как его проверить?
Ровно и мягко
История двухмассового маховика довольно простая, а началась она давно – первые маховики такой конструкции появились ещё в 1980-х. Их очень широкое распространение сегодня можно объяснить двумя причинами: прогрессом моторов и требованиями экологических норм. Начнём с моторов.
Первые моторы были очень вибронагруженными. И технологии, не позволяющие изготавливать их с современной точностью, и карбюраторное питание, и несовершенные механические системы зажигания делали работу мотора не очень стабильной. Особенно на холостом ходу, когда коленвал двигался с рывками. Для того, чтобы эти крутильные колебания как-то снизить, стали ставить тяжёлые чугунные маховики. Одну часть проблемы – равномерность работы на холостом ходу – они отчасти решали. Но была и другая проблема: как трогаться с места без рывков, максимально плавно и комфортно?
Для этого решили усовершенствовать сцепление. Точнее, его ведомый диск. Видели, наверное, на этих дисках (или хотя бы их фотографиях) пружины? Это ничто иное, как основной элемент гасителя крутильных колебаний. Благодаря этому гасителю при трогании с места и езде на минимальных оборотах удалось существенно снизить крутильные полебания коленвала, передающиеся на коробку передач. Впрочем, в некоторых ситуациях гаситель крутильных колебаний ведомого диска со своей задачей справиться не может. Думаю, все помнят, как начинает трястись автомобиль, когда неопытный водитель пытался тронуться с третьей передачи или слишком медленно ехал на высокой передаче? Вот к тому издевательству ведомый диск не готов. А происходило такое всё чаще, причём не по вине водителей, а по вине экологических норм.
Да, экология виновата в этом не меньше того, кто сидит за рулём и путает передачи. Ведь нельзя быть одновременно «зелёным» и иметь высокие обороты двигателя – это не сочетается. Холостые становились всё ниже, и несмотря на рост технологий, появление инжектора, гидроопор мотора и прочих вещей, снижающих вибрацию, крутильные колебания всё-таки нарушали комфорт. Снижение веса моторов, связанного с переходом от чугуна к алюминиевым сплавам, тоже внесло свою лепту – чем мотор легче, тем больше он подвержен вибрации. И со временем из ситуации нашли интересный выход: вместо гасителя крутильных колебаний на ведомом диске его решили ставить прямо в маховике. К тому же такой двухмассовый маховик оказался легче простого чугунного, что тоже хорошо.
Большой скачок в распространении двухмассовых маховиков связан с появлением роботизированных коробок, особенно немецких DSG. Автомобили с такими коробками заточены под экономичную езду на минимальных оборотах на максимально возможных передачах – они должны тянуть с самых низов, где вибрации всегда будет много. Поэтому с современными «роботами» двухмассовый маховик есть всегда.
Ну и второй фактор – это дизели. Конечно, современные дизели с Common Rail не так пляшут под капотом, как старые-добрые дизели 80-90-х, но всё же они тоже довольно вибронагруженные, а тяга на низких оборотах у них хорошая. Тут сам бог велел ставить двухмассовые маховики, поэтому на дизельных легковых автомобилях они встречаются очень часто. С одной стороны, это даёт машине дополнительный комфорт, с другой – часто разваливается и стоит кучу денег. Почему?
Две массы, две проблемы
Двумассовый маховик имеет две основные части. Внешний его корпус (первичный диск) похож на обычный маховик: там такой же венец для зацепления шестерни стартера и обычно – диск синхронизации для датчика положения коленвала. А вот внутри этого корпуса деталей много. Это пакеты пружин, которые гасят колебания (наборы из жёстких и мягких пружин), колесо с внутренними зубьями, планетарные шестерни, осевой и радиальный подшипники, и всё это закрыто вторым корпусом (вторичным диском), к которому прилегает ведомый диск сцепления. Таким образом, получается, что два корпуса поворачиваются относительно друг друга и удерживаются пакетами пружин. Ничего слишком сложного нет, но вполне очевидно, что это уже механизм, а не монолитная чугунная плашка, как простой маховик. А любой механизм со временем изнашивается (включая двухмассовый маховик и Тойоту Лэнд Крузер 100).
Можно выделить две причины выхода маховика из строя. Первая – это естественный износ, вторая – поломка из-за нарушения смазки.
Износ двухмассового маховика неизбежен. Пружины со временем меняют свои характеристики, оба диска начинают перемещаться относительно друг друга слишком свободно, без необходимого усилия. Это, к сожалению, неизбежно.
То же самое можно сказать и о подшипниках, которые тоже не вечные. Хочешь – не хочешь, а когда-то придёт время заниматься ремонтом или заменой этого маховика.
Но вот преждевременный его износ обычно связан с дефектом смазки. Дело в том, что смазка уложена в герметичное пространство, где работают пружины и подшипники. Само собой, она уложена «на весь срок службы», то есть условно вечная (как, например, масло в АКП). Мы все понимаем, что вечного ничего не бывает, и эта смазка стареет. Особенно быстро она приходит в негодность из-за перегрева. И совсем быстро – из-за частого перегрева.
Перегреть её просто. Помните, как неопытные водители «жгли» сцепление? Неправильная работа педалью приводила к тому, что фрикционные накладки слишком долго буксовали, сильно нагревались от трения и подгорали. Вот теперь тоже самое можно делать и с двухмассовым маховиком – перегревать смазку, которая заложена в него навечно. Обидно, но это такая плата за комфорт.
Вообще, стиль вождения довольно сильно влияет на ресурс маховика. Перегрев смазки можно вызвать долгими пробуксовками в грязи или в снежном сугробе либо при буксировке тяжёлого прицепа.
Очень отрицательно маховик относится к небрежной работе сцеплением. Резко его бросать не стоит – это удар по маховику. Не стоит и ехать на слишком низких оборотах – в этом случае маховику приходится гасить очень сильные крутильные колебания, что существенно сокращает ему жизнь.
Нежелательно ездить с неисправным мотором или опорами мотора. Маховик будет компенсировать рывки при пропусках зажигания, будет смягчать пляску двигателя на порванной гидроопоре, но в конце концов и сам выйдет из строя раньше срока.
Ну и, конечно же, чип-тюнинг. Почему-то многие при чиповке мотора переживают за автомат, а про бедный маховик не думают. А зря: если чугунному маховику плевать, какой момент с коленвала передавать на сцепление, то у двухмассового есть предел прочности. Так что тут тоже нужно быть осторожнее.
Ремонт и замена
Ремонтировать двухмассовые маховики у нас научились. Сейчас их достаточно успешно разбирают, меняют пружины, подшипники, набивают свежую смазку, заваривают, балансируют и отправляют в путь. Могут даже дать вполне приличную гарантию. Работа, конечно, недешёвая, но всё-таки не такая разорительная, как покупка нового маховика. Тут цены на оригинальные запчасти довольно высокие (например, на обычный Мондео его можно купить за 45-50 тысяч).
Менять или ремонтировать маховик лучше вместе с заменой сцепления. Потому что, во-первых, для его замены всё равно нужно снимать коробку и сцепление, во-вторых, потому что высока вероятность, что два комплекта сцепления маховик всё равно не переживёт. Но тут, конечно, всё индивидуально. Просто если есть планы ездить на машине долго, а при замене сцепления выясняется, что маховик скоро отправится на свалку, выгоднее будет его заменить сразу.
Возникает вопрос: а можно ли вместо двухмассового маховика поставить одномассовый? Который во много раз дешевле и практически вечный? Обычно – да, можно. Но при этом нужно обратить внимание на ведомый диск сцепления: если по стоку он стоял без гасителя крутильных колебаний, то его нужно заменить на другой – с гасителем. Иначе ездить будет совсем неприятно. Кстати, многим такая замена нравится ещё по одной причине: думают, машина стала быстрее трогаться с места и разгоняться. Отчасти оно так и есть: демпфирование двухмассового маховика заметно выраженнее, чем демпфирование гасителя ведомого диска, отчего кажется, что машина стала на полсекунды быстрее уезжать с места. Впрочем, «попомер» – инструмент не самый точный, и его показания очень субъективны.
Маракасы, бубен и флейта
Как понять при покупке машины с пробегом, что двухмассовый маховик требует ремонта? Честно говоря, довольно сложно. Обычно говорят, что он «лязгает», что особенно заметно при трогании с места. Однако лязгает он обычно тогда, когда уже почти совсем развалился. На начальном этапе он издаёт очень разнообразные звуки, похожие на звук маракасов, иногда – бубна. Иногда он может посвистывать, но вот определить, что это именно маховик, очень и очень сложно. Подобным образом может звучать и коробка, и сцепление. А если слушать всё это, сидя в салоне, то можно принять за звук маховика даже стучащую о кузов защиту поддона картера или экран изоляции системы выпуска. Точно состояние маховика можно определить только после снятия коробки передач и сцепления, хотя бы по оценке угла поворота вторичного диска и его осевому люфту.
При покупке машины более-менее точно проверить маховик можно одним способом: на одной из высших передач (пятой или шестой) резко нажать на газ с начальными оборотами в пределах 1000-1100. Если появляются посторонние звуки или рывки, маховик, скорее всего, уже требует ремонта. Если же всё в порядке, значит, он ещё способен побороть те колебания, которые в ходе такого эксперимента обязательно возникнут.
#113 Двухмассовый маховик – зачем нужен и почему ломается?
Сегодня почти 75 процентов новых автомобилей уже имеют двухмассовый маховик (DMF). Этот элемент применяется, прежде всего, в машинах с дизельными двигателями, но в последнее время он все чаще используется и в автомобилях с бензиновыми моторами. DMF устанавливается в паре с коробками с двойным сцеплением и с некоторыми вариаторами.
Двухмассовые маховики начали использоваться еще в середине 80-х годов, а широко стали применяться в конце 90-х годов ХХ века. Когда-то водители даже и не подозревали, что их автомобили уже оснащены виброгасителями данного типа, так как благодаря невысокой мощности двигателей двухмассовые маховики служили долго. Но с ростом производительности и ужесточением допустимых норм выбросов в выхлопных газах, ДМФ превратился в настоящий бич. Сегодня, в зависимости от стиля вождения, двухмассовые маховики выдерживают в среднем 150-250 тыс. км.
Практически каждая замена сцепления в современном автомобиле означает дополнительные инвестиции и в двухмассовый маховик. Часто после разборки выясняется, что узел настолько истощен, что у него нет никаких шансов продержаться столь же долго, как и второй комплект сцепления. А так как для замены DMF придется вновь все разбирать, то и приходится устанавливать новый маховик. К сожалению, эта операция увеличивает счет на 20-30 тыс. рублей, а некоторых случаях даже на 50 000 рублей. Такова цена комфорта и расплата за агрессивное вождение. Да, да, во многом водители виноваты сами в преждевременном износе маховика.
Зачем машине двухмассовый маховик?
Двухмассовый маховик – это не что иное, как мощный демпфер крутильных колебаний. Он заменил собой несколько небольших амортизирующих пружин, интегрированных в диск сцепления, который, в свою очередь, работал в паре с обычным одномассовым маховиком. Последний представлял собой массивный литой диск, в котором просто нечему было ломаться. А тем временем, с увеличением мощности и максимального крутящего момента, все более и более жесткие нормы выбросов в выхлопных газах вынудили адаптировать современные силовые агрегаты для движения на очень низких оборотах. Старые решения с такой задачей справиться уже не могли.
Двухмассовый маховик позволяет сгладить работу трансмиссии даже в самых неблагоприятных условиях. В машинах с обычным маховиком ускорение на высокой передаче с низкой скорости, как правило, вызывает сильные вибрации. Дальнейшее ускорение без переключения на низшую передачу практически невозможно. В современных же автомобилях с DMF такие симптомы заметить сложно, даже, несмотря на то, что мотор входит в «резонанс». Все благодаря мощным пружинам в двухмассовом маховике, поглощающим большую часть шума и вибраций.
Почему двухмассовый маховик изнашивается?
Вопреки расхожему мнению, главной причиной является не низкое качество изделия. Да, производители допускали ляпы. Один из самых громких, связан с оппозитными дизелями Subaru. Двухмассовый маховик разваливался вместе с диском сцепления при пробеге всего 40-80 тыс. км. Производитель до сих пор утверждает, что во всем виноваты сами водители. Не очень прочный двойной маховик в начале XXI века достался Фордам с двигателем 2.0 TDCi и автомобилям группы VAG с 7-ступенчатой коробкой DSG.
Тем не менее, главный враг двухмассовых маховиков – большой крутящий момент современных двигателей. Они отличаются более высоким давлением, господствующим в камере сгорания. Кроме того, силовые агрегаты созданы из легких сплавов, которые хуже подавляют вибрации.
Симптомы неисправности.
Обычно сначала появляются характерные звуки, которые отличаются в зависимости от типа повреждения. Например, разбалансировка в результате отрыва груза сопровождается громким жужжанием или гудением, нарастающим с увеличением оборотов. Стрекотание на холостом ходу, меняющее свою тональность, при нажатии педали сцепления, тоже является признаком неисправности маховика. А при износе демпфера появляются ощутимые подергивания и вибрации во время разгона с низких оборотов на высокой передаче. Посторонние шумы, возникающие при пуске и остановке двигателя, тоже не сулят ничего хорошего.
Однако с постановкой диагноза торопиться не стоит. Схожие симптомы могут проявлять и другие элементы, например, выхлопная система, тепловая защита, опоры двигателя и коробки передач, навесное оборудование.
Состояние DMF можно определить путем измерения осевого люфта, угла поворота и визуальной оценки состояния маховика. Правда, для этого придется демонтировать коробку, а это уже не просто и будет стоить дорого. Впрочем, прежде можно выполнить довольно простой тест: включить высокую передачу, замедлиться до скорости, соответствующей 1300-1500 об/мин, а затем нажать педаль газа в пол. Если никаких странных звуков не появилось, то, скорей всего, демпфер крутильных колебаний находится в хорошей форме. Не повторяйте данный тест слишком часто, так как в этот момент Вы сильно перегружаете маховик.
Восстановление маховика – за и против.
Если Вы уверены в том, что двухмассовый маховик рассыпался, то не остается ничего другого, как подготовиться к большим расходам. Если Вам не повезло и замена маховика для вашего автомобиля окажется слишком дорогой, то есть более дешевый вариант – регенерация (около 10 000 рублей). Но этот вариант имеет много противников, что неудивительно. Производители двухмассовых маховиков не предусматривают восстановительного ремонта, поэтому и не поставляют на рынок запасных частей для своих компонентов. Впрочем, в пользу сервисов, специализирующихся на подобном ремонте, говорит большой накопленный опыт и все более длинные гарантии (до 24 месяцев без ограничения пробега). Для многих владельцев в условиях кризиса – это наиболее экономически оправданное решение. Однако следует помнить, что гарантия действительна, если будет заменено и сцепление.
Что сокращает срок службы двойного маховика?
Большое влияние на длительность жизни ДМФ оказывает сам владелец, и прежде всего, его стиль вождения. Но это не все. Факторов, влияющих на долговечность этого узла, намного больше.
«Эко езда». Слишком частые переключения передач (что любят предлагать электронные помощники) и езда на границе «тряски» двигателя в долгосрочной перспективе смертельно опасны для маховика. Еще больше узел страдает во время разгона с очень низких оборотов.
Спортивная езда. То, что экономичный стиль вождения приканчивает маховик, не означает, что радикально иной стиль вождения будет полезнее. Резкие ускорения вызывают сильные рывки, которые тоже сильно нагружают демпфер крутильных колебаний.
Движения с нагрузкой. Буксировка прицепа или регулярные перевозки тяжестей в конечном счете разрушают не только сцепление, но и маховик. Происходит перегрев ДМФ, что в свою очередь приводит к утечке смазки из камеры, где работают пружины.
Городская езда. Больше всего нагрузок двухмассовый маховик испытывает при движении в рванном городском ритме. Постоянные трогания с места и разгоны – это настоящий вызов для маховика. Не менее вредным является постоянное выключение и запуск двигателя, поэтому систему «старт-стоп» рекомендуется использовать с головой и в меру.
Чип-тюнинг. Двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных нагрузок. Стандартный DMF может не выдержать более высоких нагрузок.
Техническое состояние автомобиля. Неровная работа двигателя, например, из-за неисправной системы впрыска – еще один источник вибраций, отягчающий жизнь маховика. Длительная эксплуатация с неисправным двигателем сокращает срок службы ДМФ.
Заключение.
Владельцы зачастую относятся к двухмассовому маховику, как к нечто плохому, от чего лучше избавиться при первой возможности. Однако, после установки комплекта с обычными маховиком, они в полной мере осознают, насколько хорошо DMF повышает уровень комфорта при вождении.
Двухмассовый маховик
Демпферная система, призванная сглаживать колебания, применялась давно. Тот же маховик, представляющий собой тяжелый чугунный диск (или «блин») достаточно долгое время хорошо справлялся с крутильными колебаниями. Затем простая демпферная система появилась в дисках сцепления: она была проста, дешева и достаточно эффективна. Но с ростом мощности двигателей, уменьшения их размеров и масс, а также широкого распространения дизелей на легковых машинах и желания водителей наслаждаться высоким уровнем комфорта при езде, понадобилось создать более совершенную конструкцию для гашения крутильных колебаний. Кроме того, присутствие в конструкции автомобиля двухмассового маховика положительно сказывается на расходе топлива. Такой маховик значительно легче обыкновенного.
Назначение двухмассового маховика
Двухмассовый маховик представляет собой конструкцию, состоящую из двух дисков и находящейся между ними пружинной демпферной системы. Демпферная система необходима для гашения крутильных колебаний, возникающих при работе двигателя: при его запуске, остановке, при разгоне и отпускании акселератора. Дело в том, что двигатель внутреннего сгорания работает неравномерно, так как из четырех тактов, совершаемых за два оборота коленчатого вала, лишь один является рабочим. Во время такта расширения коленвал ускоряется, во время трех остальных – замедляется с различной степенью интенсивности.
По сравнению с обыкновенным маховиком и диском сцепления, снабженным демпфером, крутильные колебания холостого хода передаются на коробку передач, вызывая соударения контактных поверхностей зубцов шестерен. При этом водитель слышит звон коробки передач.
Как устроен двухмассовый маховик
Двухмассовые маховики устанавливаются на двигатели, работающие в паре с механическими коробками передач, преселективными «автоматами», оснащенными двойным сцеплением, и на дизельные моторы, работающие в паре с вариаторами (Audi Multitronic).
Оба диска (корпуса) двухмассового маховика соединены через демпфирующую систему и пару подшипников: радиального и упорного. Диски такого маховика не соприкасаются друг с другом, могут вращаться друг относительно друга на небольшие углы, совершая качательные движения. Ведущий диск, соединенный с фланцем коленвала, принимает на себя все крутильные колебания работающего двигателя. Второй диск, соединенный с пакетом сцепления, воспринимает вращение коленвала и весь крутящий момент двигателя уже без колебаний: их сглаживает и амортизирует демпфирующая система. Демпферы представляют собой пружины и направляющую систему из колес с внутренними зубьями, необходимыми для сохранения соосности корпусов маховика.
В демпфирующей системе используются прямые и дуговые пружины, а также другие дополнительные типы демпфирующих устройств. Все они отличаются жесткостью и в комплексе служат для того, чтобы гасить все крутильные колебания во всем диапазоне работы двигателя. Почти все пространство между дисками двухмассового маховика заполнено смазкой.
Дуговые пружины бывают одинарного, двойного и тройного действия. Они помещены в камеру, расположенную в ведущем диске. Крутящий момент передается от ведущего диска посредством фланца, приклепанного к ведомому диску. Выступы фланца расположены между дуговыми пружинами. Дуговые пружины имеют свойство прижиматься к направляющей камере ведущего диска под влиянием центробежной силы, растущей с увеличением числа оборотов двигателя. Следовательно, растет и жесткость этих пружин, степень демпфирования снижается. Для компенсации этого явления во фланец двухмассового маховика встроены прямые нажимные пружины. Они легче и расположены ближе к центру, а потому меньше подвержены воздействию центробежной силы.
В самой современной конструкции двухмассового маховика применяется фланец, который не закреплен жестко на ведущем диске. В этом случае фланец представляет собой диафрагменную пружину. В некоторых типах двухмассовых маховиков используется фрикционный регулировочный диск, установленный с определенным углом зазора. Это устройство выполняет дополнительное гашение колебаний при больших углах кручения, возникающих, например, при запуске двигателя или значительном изменении нагрузки.
Симптомы и признаки поломки двухмассового маховика
При появлении неисправностей конструкции двухмассовый маховик перестает нормально и качественно выполнять свою главную функцию – демпфирование колебаний. На самом раннем этапе может быть слышен скрип при запуске и остановке двигателя. Со временем начинают проявляться вибрации при трогании: рывки сцепления или вибрация педали сцепления при начале движения. Затем к ним добавляются сильные шумы, похожие на грохот и удары. В самом тяжелом случае машина потеряет способность передвигаться из-за сильных вибраций, передающихся на коробку передач.
Двухмассовый маховик служит обычно в течение 150.000 – 200.000 км. За это время в автомобиле может произойти одна или две замены сцепления. При замене дисков сцепления обязательно нужно проводить диагностику и проверку двухмассового маховика. Возможно, в нем уже появился люфт или избыточный свободный ход, которые приведут к поломке в ближайшие 10.000 – 20.000 км. У каждого производителя двухмассового маховика есть таблица допустимых значений для каждого конкретного изделия.
Почему двухмассовый маховик выходит из строя?
Вообще в двухмассовый маховик заложен немаленький ресурс. Однако некоторые нюансы эксплуатации и стиля вождения способны сократить его срок службы. Вот каких ошибок следует избегать, чтобы не столкнуться с преждевременной заменой двухмассового маховика:
- 1. Экономичная езда: езда на малых оборотах на грани тряски двигателя вызывает слишком сильные нагрузки на демпфирующую систему.
- 2. Резкие ускорения, в том числе с низких оборотов.
- 3. Движение с нагрузкой: буксировка тяжелых прицепов сокращает срок службы и двухмассового маховика, и сцепления.
- 4. Частый запуск и остановка двигателя, частые переключения передач.
- 5. Чип-тюнинг: двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных характеристик двигателя и воспринимаемых нагрузок.
Стоимость ремонта и альтернативные способы устранения проблем с двухмассовым маховиком
С появлением двухмассовых маховиков стоимость решения проблем со сцеплением практически сравнялась со стоимостью ремонта автоматической коробки передач. Двухмассовый маховик не поддается ремонту: его нужно менять на новый в сборе. Работы по замене двухмассового маховика на новый обойдутся в 200 – 300 бел. рублей. Стоимость самого маховика неприятно удивляет: от 380 до 1500 бел. рублей в зависимости от автомобиля.
Даже сами производители автомобилей поняли, что это дорого, а потому для ряда моделей предложили альтернативу в виде комплекта из сцепления и его корзины с обыкновенным одномассовым маховиком. Более того, даже на западе такая замена предлагается и для машин, работающих в такси или полиции: где пробеги очень большие.
Такая замена позволяет навсегда забыть о поломках двухмассового маховика. Конверсия обойдется дешевле примерно на 20% — 30%, но в последствии, при установке одномассового маховика, нужно будет только менять диски сцепления.
Также будет не лишним пообщаться со специалистами и выслушать их мнение относительно того, комплект одномассового маховика какого производителя лучше брать. На сегодняшний день аналогов и предложений много, но некоторые изделия не совсем качественные или обеспечивают низкую информативность привода сцепления.