Сучасні автовиробники постійно стикаються з протилежними вимогами. З одного боку - потрібно забезпечити більшу потужність та динаміку, з іншого — знизити витрату пального й рівень викидів. Щоб поєднати ці завдання, інженери почали застосовувати двомасові маховики.
Такі механізми дедалі частіше встановлюються на нові автомобілі, адже вони допомагають зменшити вібрації та зробити роботу трансмісії більш плавною. Водночас у багатьох СТО досі бракує детальної інформації щодо інтервалів їхньої заміни чи особливостей діагностики, що ускладнює обслуговування цієї важливої деталі.
У 1996 році в Західній Європі лише близько 10% легкових авто з механічною коробкою передач оснащувалися двомасовими маховиками. Уже в 2011 році ця частка зросла до 70%, і сьогодні більшість автомобілів із МКПП мають ДММ. Проте лише зараз такі машини у значних кількостях починають надходити на обслуговування до незалежних СТО в Україні. Відповідно, рівень обізнаності й технічних навичок майстрів у цій сфері поки що залишається невисоким. Саме тому компанія ZF Aftermarket приділяє велику увагу освітній роботі та підвищенню кваліфікації спеціалістів.
Коло виробників, які розробляють подібні комплектуючі «з нуля», доволі обмежене як у Європі, так і у світі. Автовиробники передають їм двигун та коробку передач нової моделі для створення компонентів зчеплення. ZF входить до числа таких провідних спеціалістів. Важливо підкреслити, що на заводах SACHS зчеплення випускають ще з 1929 року. Сьогодні всі ключові дослідження й випробування цієї продукції для світового ринку зосереджені у дослідницькому центрі в місті Швайнфурт (Німеччина), де близько 900 інженерів перевіряють нові деталі на 150 спеціалізованих стендах.
Частину цього величезного досвіду, яка буде корисною для роботи звичайного автосервісу, і представлено у цьому матеріалі. Він складається з двох основних блоків: теоретичної частини та практики ремонту.
ДММ – будова та принцип роботи Скорочення ДММ (двомасовий маховик), ZMS (Zweimassenschwungrad) та DMF (dual mass flywheel) позначають одну й ту ж конструкцію – маховик із двома сталевими корпусами, що можуть рухатися один відносно одного на спільній осі. Усередині одного з корпусів розташований ключовий елемент – демпферний механізм разом із підшипником. Чому виникла потреба створювати та впроваджувати ДММ в автомобілях? Фахівці добре знають, що навіть за стабільних режимів роботи двигуна колінчастий вал не обертається з абсолютно рівномірною кутовою швидкістю. Це обумовлено конструктивними особливостями поршневих ДВЗ. Кутова швидкість вала постійно змінюється через нерівномірність крутного моменту. Така нерівномірність виникає внаслідок циклічності робочих процесів у циліндрах та кінематичних характеристик кривошипно-шатунного механізму.
Посилення зчеплення та поява нової конструкції маховика
Ще один важливий момент – для передачі зростаючого крутного моменту необхідно посилювати зчеплення, бажано без збільшення його розмірів. Це досягається шляхом підвищення жорсткості діафрагмової пружини «корзини» зчеплення та використання нових матеріалів для фрикційних накладок. Проте у такому разі зростає й жорсткість роботи механізму: сильніша пружина різкіше навантажує вузли, двигун і коробку передач. Відповідно, небезпека резонансних коливань, яка раніше загрожувала переважно двигуну, тепер повною мірою поширюється і на вали КПП. Додатково знижується комфорт у керуванні зчепленням. Таким чином, потреба в ефективному демпфуванні стає актуальною і для трансмісії.
Зростання комплексу цих проблем підштовхнуло інженерів до пошуку заміни традиційним демпферам крутильних коливань. Фахівці компанії ZF запропонували оригінальне рішення – передати функцію демпфуючого механізму самому маховику. У результаті він утратив свою класичну форму й отримав нову – двомасову конструкцію.
Двомасовий маховик складається з двох масивних частин – первинної та вторинної. Первинна частина стандартним способом з’єднується з колінчастим валом двигуна та має зубчастий вінець, який взаємодіє зі стартером під час запуску. Через зубчасте кільце з упорами, доповнене набором шестерень і пружин, ця частина з’єднується із вторинною. Саме вторинна маса виконує роль ведучого диска зчеплення.
Конструктивні особливості двомасового маховика Частини двомасового маховика з’єднані між собою за допомогою підшипників (у виробах Sachs це завжди підшипник ковзання). Усі елементи працюють у густому мастильному середовищі, в’язкість якого зростає при нагріванні. Внутрішня порожнина маховика заповнена консистентним мастилом, що додатково пом’якшує роботу вузла. Якщо у класичному зчепленні зазвичай встановлювалося 6–8 пружин із радіусом до 60 мм від осі, то в сучасних ДММ кількість пружин, які поглинають енергію взаємного зміщення частин, може досягати 54, а їхній радіус кріплення сягає 120 мм. Більше того, всередині кожної пружини може розміщуватися ще одна або навіть дві додаткові для підвищення ефективності.
Щоб забезпечити більший кут пружного скручування корпусів відносно один одного, у ДММ застосовують кілька ступенів стиснення пружин. Пружинні блоки розділені сепараторами на центральний і крайній. Крайній блок відрізняється більшою жорсткістю. Під час роботи двигуна у звичайних режимах маси двомасового маховика зміщуються під певним кутом, стискаючи центральний блок пружин. Коли ж навантаження зростає, у роботу підключається жорсткіший крайній блок, компенсуючи збільшений кут повороту мас маховика відносно одна одної. Такий режим актуальний під час різкого старту або гальмування двигуном.
Сучасні двомасові маховики випускаються з двома або навіть трьома ступенями стиснення, що дозволяє ще ефективніше захищати трансмісію від пікових навантажень.
Переваги конструкції двомасового маховика
Завдяки такій конструкції двомасовий маховик Sachs від ZF здатен імітувати роботу свого більш масивного одномасового аналога в «ідеальних» умовах, коли в двигуні не виникають резонансні коливання. Більше того, поділ маховика на дві маси дав змогу ефективно усунути ризик резонансних явищ і в трансмісії. У підсумку підвищується надійність та довговічність коробки передач, навіть попри зростання переданої потужності. Додатковим плюсом стає підвищений комфорт – небажані вібрації та сторонні шуми під час роботи агрегатів практично не виникають.
Ресурс та заміна двомасового маховика
Середній ресурс деталей зчеплення становить близько 180–200 тис. км, тобто він розрахований із певним запасом на один термін служби зчеплення. Тому оптимальним рішенням є одночасна заміна ДММ разом зі зчепленням. Якщо ж проігнорувати цю рекомендацію, існує велика ймовірність, що поломка двомасового маховика відбудеться невдовзі після ремонту зчеплення. Саме тому механік повинен чітко пояснити клієнту можливі наслідки встановлення нового зчеплення зі старим ДММ.
Ще одна поширена спокуса, якої слід уникати, – заміна комплекту на зчеплення з «покращеними» демпфувальними властивостями у поєднанні з класичним маховиком. Подібних пропозицій на ринку достатньо, і на перший погляд рішення здається прийнятним: одразу після запуску трансмісія начебто працює справно. Однак такі альтернативні системи не здатні витримати високі пікові крутні моменти та сильні резонансні коливання сучасних двигунів, під які розроблений ДММ.
У результаті при встановленні звичайного маховика знижується комфорт: перемикання передач, старт із місця, розгін, гальмування двигуном та зупинка супроводжуються ривками й вібраціями. При цьому основне навантаження переходить на коробку передач, що призводить до її передчасного виходу з ладу. Тому заміна одного вузла на інший неминуче тягне за собою негативні наслідки для надійності, довговічності та комфорту автомобіля в цілому.
Діагностика ДММ
Існує поширений міф, що автомобілі з встановленим датчиком маховика (ДММ) постійно проблемні. Проте технології виробництва ДММ компанії Sachs настільки досконалі, що, за словами технічного спеціаліста ZF Aftermarket Вальдемара Шульца, за всю історію випуску жодного браку не зафіксовано. Іноді надходять рекламації на продукцію, але після проведення досліджень фахівці ZF Aftermarket доходять висновку, що причина проблем не в маховику.
Насправді сучасні двигуни і ДММ працюють у тісній взаємозв’язці і значно впливають один на одного, будучи дуже чутливими до справності паливної системи та якості палива. Усі несправності ДММ виникають через збільшення вібрацій в області двигуна при його нерівномірній роботі. Завдяки ефективному гасінню резонансних коливань сучасних маховиків ZMS нестабільна робота двигуна може залишатися майже непомітною. При цьому основне «навантаження» від таких коливань приймає на себе саме ДММ, що призводить до його передчасного зносу.
Причини та діагностика нерівномірної роботи двигуна
Причини нерівномірної роботи двигуна поділяються на механічні та електричні. Відсутність своєчасної діагностики та ігнорування можливих проблем призводять до їх непомітного розвитку та ускладнення ситуації. Тому перевірка роботи двигуна та паливної системи рекомендується при кожній заміні зчеплення.
Сучасні маховики виконані у вигляді нерозбірного корпусу, тому важливо орієнтуватися на непрямі ознаки зносу ДММ, за якими можна визначити, чи здатен датчик продовжувати роботу, або він уже виходить з ладу. У разі підозри на несправність ДММ не слід одразу знімати коробку передач. Sachs радить спершу провести всі доступні поверхневі тести.
Розпочати варто з простої ознайомчої поїздки. Якщо при розгоні двигуна на нейтральній передачі до максимальних обертів і утриманні їх деякий час не чути шуму та не проявляється вібрація, то, ймовірно, проблема не у маховику.
Підсумовуючи, можна сказати, що знання у сфері діагностики ДММ розвіюють усі міфи про «проблемність» цього вузла. Безумовно, його ресурс менший, ніж у стандартного одномасового маховика, але це плата за комфорт, високу потужність і низьку витрату палива. Відмова від заміни або заміна на одномасовий маховик не дасть економії, а лише призведе до дорогих ремонтів. І цю плату автовласник вже фактично погодився сплачувати, купуючи машину. Завдання СТО – грамотно організувати обслуговування та своєчасне усунення проблем цього «податку на комфорт»
